Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 15: Đại cương dòng điện xoay chiều - Phạm Hồng Vương

Nội dung text: Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 15: Đại cương dòng điện xoay chiều - Phạm Hồng Vương

1. CHỦ ĐỀ 15: ĐẠI CƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT • VIẾT BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 1. Biểu thức hiệu điện thế xoay chiều: u(t) = U0cos(ωt + φu ) Trong đó: u(t) : hiệu điện thế tức thời (V) U0 : hiệu điện thế cực đại (V) φu : pha ban đầu của hiệu điện thế. 2. Biểu thức cường độ dòng điện: i(t) = I0cos(ωt + φi ) Trong đó: i(t) : cường độ dòng điện tức thời (A) I0 : cường độ dòng điện cực đại (A) φi : pha ban đầu của cường độ dòng điện. 3. Các giá trị hiệu dụng: U I U 0 (V); I 0 (A) 2 2 4. Các loại đoạn mạch U *Đoạn mạch chỉ có R: u cùng pha với i; I R R R π UL *Đoạn mạch chỉ có L: uL sớm pha hơn i góc ; I ; với ZL ω.L () là cảm kháng. 2 ZL π UC 1 *Đoạn mạch chỉ có C: uC chậm pha hơn i góc ; I ; với ZC () là dung kháng. 2 ZC ω.C Bảng ghép linh kiện: Ghép nối tiếp Ghép song song R R R R 1 1 1 1 1 2 n R R R R Z Z Z Z 1 2 n L L1 L2 Ln 1 1 1 1 L L L L 1 2 n Z Z Z Z L L1 L2 Ln Z Z Z Z C C1 C2 Cn 1 1 1 1 1 1 1 1 L L L L 1 2 n C C C C 1 2 n 1 1 1 1 Z Z Z Z C C1 C2 Cn C C1 C2 Cn Trang 1
2. • DẠNG TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC 1. Tính thời gian đèn huỳnh quang sáng và tắt: Khi đặt điện áp: u U0cos(ωt+φu ) vào hai đầu bong đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u U1 *Trong một chu kì: 4 UL - Thời gian đèn sáng: tn arccos ω U0 *Trong khoảng thời gian t nT : - Thời gian đèn sáng: ts n. ts - Thời gian đèn tắt: t t n. t t t ts 2. Sử dụng góc quét Δφ = ω.Δt để giải dạng toán tìm điện áp và cường độ dòng điện tại thời điểm: t2 = t1 + Δt. 3. Số lần đổi chiều dòng điện - Dòng điện i I0cos(2πft φi ) : Trong một chu kì đổi chiều 2 lần, mỗi giây đổi chiều 2f lần. π - Nhưng nếu φ thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f 1 lần, các giây sau đổi chiều 2f lần. i 2 • CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH π Ví dụ 1: Một dòng điện xoay chiều có phương trình dòng điện như sau: i 5cos(100πt ) A.Hãy xác 2 định giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch? A. 5AB. 5 2A C. 2,5AD. 2,5 2A Giải I 5 Ta có: I 0 2,5 2A 2 2 => Chọn đáp án C Ví dụ 2: Tại thời điểm t 1,5s cường độ dòng điện trong mạch có giá trị là i 5A . Giá trị đó là: A. Giá trị cực đạiB. Giá trị tức thờiC. Giá trị hiệu dụng D. Giá trị trung bình Giải Cường độ dòng điện của dòng điện tại t 1,5s là giá trị tức thời. => Chọn đáp án B π Ví dụ 3: Biết i I cos(100πt ) A.Tìm thời điểm cường độ dòng điện có giá trị bằng 0? 0 6 1 k 1 k A. t s (k 0,1,2.) B. t s (k 1,2.) 300 100 300 100 Trang 2
3. 1 k 1 k C. t s (k 0,1,2.) D. t s (k 0,1,2.) 400 100 600 100 Giải Khi: i 0 π π π 100πt kπ 100πt kπ 6 2 3 1 k t s với (k 0,1,2.) 300 100 => Chọn đáp án A Ví dụ 4: Dòng điện có biểu thức: i 2cos100πt (A), trong một giây dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần? A. 100 lầnB. 50 lần C. 110 lần D. 90 lần Giải Trong 1 chu kì dòng điện đổi chiều 2 lần Trong 1s dòng điện thực hiện 50 chu kì Số lần dòng điện đổi chiều là 100 lần => Chọn đáp án A Ví dụ 5: Dòng điện có biểu thức i 2cos100πt (A), trong một giây đầu tiên dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần? A. 100 lầnB. 50 lần C. 110 lần D. 99 lần Giải - Chu kì đầu tiên dòng điện đổi chiều một lần. - Tính từ các chu kì sau dòng điện đổi chiều 2 lần trong một chu kì. Số lần đổi chiều của dòng điện trong một giây đầu tiên là: n 2.f 1 2.50 1 99 lần. => Chọn đáp án D π Ví dụ 6: Một mạch điện xoay chiều có phương trình dòng điện trong mạch là: i 5cos(100πt ) . Xác 2 định điện lượng chuyển qua mạch trong 1/6 chu kì đầu tiên? Giải T T T 6 6 6 π 5 π 5 1 1 Ta có : q i.dt 5cos(100πt )dt sin (100πt ) . C 0 0 2 100π 2 100π 2 40π 0 Ví dụ 7: Mạch điện có giá trị hiệu dụng U 220V , tần số dòng điện là 50Hz, đèn chỉ sáng khi u 110 2V . Hãy tính thời gian đèn sáng trong một chu kì? A. 1/75sB. 1/50s C. 1/150s D. 1/100s Giải Trang 3
4. u 110 2 1 π 4π Ta có: cosα α φs 4.α U0 220 2 2 3 3 φ φ 4π 1 t s s s s ω 2πf 3.2.π.f 75 => Chọn đáp án A 10 4 Ví dụ 8: Mạch điện X có tụ điện C, biết C F , mắc mạch điện trên vào mạng điện có phương trình π π u 100 2cos(100πt ) V.Xác định phương trình dòng điện trong mạch? 6 2π π A. i 2cos(100πt ) A. B. i 2cos(100πt ) A. 3 6 2π π C. i cos(100πt ) A. D. i cos(100πt ) A. 3 6 Giải π π Phương trình dòng điện có dạng: i I cos(100πt + ) A. 0 6 2 U I 0 0 Z C Trong đó: U0 100 2V I0 2A 1 Z 100 C Cω 2π Phương trình dòng điện trong mạch có dạng: i 2cos(100πt ) A. 3 => Chọn đáp án A Ví dụ 9: Mạch điện X chỉ có một phần tử có phương trình dòng điện và hiệu điện thế lần lượt như sau: π π i 2 2cos(100πt ) A và u 200 2cos(100πt ) V. Hãy xác định đó là phần tử gì và độ lớn là bao 6 6 nhiêu? A. ZL 100 B. ZC 100 C. R 100 D. R 100 2 Giải U Vì u và I cùng pha nên đây là R, R 0 100 I0 => Chọn đáp án C 1 Ví dụ 10: Một đoạn mạch chỉ có cuộn cảm có hệ số tự cảm L H mắc vào mạng điện và có phương π π trình dòng điện: i 2cos(100πt ) (A). Hãy viết phương trình hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện? 6 2π π A. u 200cos(100πt ) V. B. u 200cos(100πt ) V. L 3 L 6 Trang 4
5. 2π π C. u 200 2cos(100πt ) V. D. u 200 2cos(100πt ) V. L 3 L 6 Giải π π u có dạng: u U cos(100πt + ) V. L L 0L 6 2 ZL Lω 100 Trong đó: I0 2A U0L I0 .ZL 2.100 200V 2π u 200cos(100πt ) V. L 3 => Chọn đáp án A 0,4 Ví dụ 11: Cho một cuộn dây có điện trở thuần 40  và có độ tự cảm (H) . Đặt vào hai đầu cuộn dây π π điện áp xoay chiều có biểu thức: u U cos(100πt ) (V). Khi t 0,1(s) dòng điện có giá trị 0 2 2,75 2(A) . Giá trị của U0 là: A. 220(V) B. 110 2(V) C. 220 2(V) D. 440 2(V) Giải 0,4 R 40 ; Z ω.L 100π. 40 Z R 2 Z2 40 2 L π L Phương trình i có dạng: i I0cos(100πt π) A. Tại t 0,1s i I0cos0 2,75 2 A. I0 2,75 2A U0 110 2V => Chọn đáp án B Ví dụ 12: Một điện trở thuần R 100  khi dùng dòng điện có tần số 50Hz. Nếu dùng dòng điện có tần số 100Hz thì điện trở sẽ A. giảm 2 lầnB. tăng 2 lần C. không đổi D. giảm 1/2 lần Giải ρ.l Ta có: R S Giá trị của R không phụ thuộc vào tần số của mạch => Chọn đáp án C II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện với điện dung C. Đặt vào giữa hai đầu tụ điện một điện áp xoay chiều có biểu thức:u = U0 cos(t φ) V.Cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch được cho bởi công thức nào dưới đây? Trang 5
6. U U A. I 0 B. I 0 ωC 2ωC U ωC C. I 0 D. I U ωC 2 0 Bài 2: Một khung dây phẳng quay đều quanh một trục vuông góc với đường sức từ của một cảm ứng từ trường đều B. Suất điện động trong khung dây có tần số phụ thuộc vào A. tốc độ góc của khung dây.B. diện tích của khung dây. C. số vòng dây N của khung dây.D. độ lớn của cảm ứng từ B của từ trường. Bài 3: Một mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn thuần cảm, mối quan hệ về pha của u và i trong mạch là A. u và i cùng pha với nhau.B. u sớm pha hơn i góc π 2 . C. u và i ngược pha nhau.D. i sớm pha hơn u góc π 2 . Bài 4: Đối với suất điện động xoay chiều hình sin, đại lượng nào sau đây luôn thay đổi theo thời gian? A. pha ban đầu.B. giá trị tức thời. C. tần số góc.D. biên độ. Bài 5: Dòng điện xoay chiều hình sin là A. dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian. B. dòng điện có cường độ biến thiên tỉ lệ thuận với thời gian. C. dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian. D. dòng điện có cường độ và chiều thay đổi theo thời gian. Bài 6: Trong các đại lượng đắc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào không dùng giá trị hiệu dụng? A. cường độ dòng điện.B. suất điện động. C. công suất.D. điện áp. Bài 7: Trong các đại lượng đạc trưng cho dòng điện xoay chiều nào sau đây, đại lượng nào có dùng giá trị hiệu dụng? A. tần số.B. công suất. C. chu kì.D. điện áp. Bài 8: Với mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện thì dòng điện trong mạch A. sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch góc π 2 . B. sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch góc π 4 . C. trễ pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch góc π 4 . D. trễ pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch góc π 2 . Bài 9: Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. A. chỉ được đo bằng ampe kế nhiệt. B. bằng giá trị trung bình chia cho 2. C. được xây dựng dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. D. bằng giá trị cực đại chia cho 2. Bài 10: Trong các đáp án sau, đáp án nào đúng? A. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng một nửa giá trị cực đại của nó. B. Dòng điện có cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian là dòng điện xoay chiều. C. Không thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện. Trang 6
7. D. Dòng điện và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch xoay chiều luôn lệch pha nhau. Bài 11: Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, điện áp giữa hai đầu cuộn dây có biểu thức u = U0 cost (V) thì cường độ điện chạy qua đoạn mạch có biểu thức i I 2 cos(.t φi )A .Hỏi I và φi được xác định bởi các hệ thức nào dưới đây? U U A. I 0 ;φ π 2 B. I 0 ;φ π 2 2ωL i ωL i U C. I U ωL;φ 0 D. I 0 ;φ π 2 0 i 2ωL i Bài 12: Công thức cảm kháng của cuộn cảm L đối với tần số f là A. ZL πfL B. ZL 1 πfL C. ZL 2πfL. D. ZL 1 2πfL. Bài 13:Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trờ thuần R một điện áp xoay chiều có biểu thức u U0 cost (V) thì cường độ dòng điện chạy qua điện trờ có biểu thức i = I 2 cos(t φi )A . Hỏi I và φi được xác định bởi các hệ thức tương ứng là: U U A. I 0 ;φ π 2 B. I 0 ;φ π 2 R i 2R i U U C. I 0 ;φ 0 D. I 0 ;φ 0 2R i 2R i Bài 14: Cảm kháng của cuộn cảm A. tỉ lệ thuận với tần số dòng điện của nó. B. tỉ lệ thuận với hiệu điện thế xoay chiều áp vào nó. C. có giá trị như nhau đối với cả dòng xoay chiều và dòng điện không đổi. D. tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện xoay chiều qua nó. Bài 15: Chọn phát biểu đúng khi nói so sánh pha của các đại lượng trong dòng điện xoay chiều? A. uR và i cùng pha với nhau B. uL nhanh pha hơn uC góc π 2 . C. uR nhanh pha hơn uC góc π 2 . D. uR nhanh pha hơn uL góc π 2 . Bài 16: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện với điện dung C. Tần số của dòng điện trong mạch là f,công thức đúng để tính dung kháng của tụ điện là: A. ZC 1 πfC B. ZC 1 2πfC C. ZC 2πfC D. ZC πfC B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Dòng điện xoay chiều có tính chất nào sau đây? A. Chiều và cường độ thay đổi đều đặn theo thời gian B. Cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian C. Chiều dòng điện thay đổi tuần hoàn theo thời gian. D. Chiều dòng điện thay đổi tuần hoàn và cường độ dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian. Bài 2: Trong các câu sau đây, câu nào sai? Trang 7
8. A. Khi một khung dây quay đều quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều thì trong khung dây xuất hiện suất điện động xoay chiều hình sin. B. Điện áp xoay chiều là điện áp biến đổi điều hòa theo thời gian C. Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều. D. Trên cùng một đoạn mạch, dòng điện và điện áp xoay chiều luôn biến thiên với cùng pha ban đầu. π Bài 3: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức: i 5cos(100πt ) (A). Trong một đơn vị thời gian thì 2 dòng điện đổi chiều A. 50 lầnB. 100 lầnC. 25 lầnD. 99 lần Bài 4: Hai tụ điện có điện dung C1 và C2 mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiều có dung kháng là: 1 1 1 1 1 A. ZC với B. ZC với C C1 C2 Cω C C1 C2 Cω 1 1 1 C. ZC Cω với D. ZC Cω với C C1 C2 C C1 C2 Bài 5: Trong hiện tượng nào dưới đây chắc chắn không có sự tỏa nhiệt do hiệu ứng Jun Lenxơ? A. Dao động điện từ riêng của mạch LC lí tưởng B. Dao động điện từ cưỡng bức C. Dao động điện từ cộng hưởng D. Dao động điện từ duy trì Bài 6: Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu điện trở R1 thì cường độ dòng điện qua R1 là i1 I01cosωt (A). Nếu đặt điện áp nói trên vào hai đầu điện trở R 2 thì biểu thức cường độ dòng điện qua R 2 là: R1 R1 π A. i2 .I01cosωt (A). B. i2 .I01cos ωt (A). R 2 R 2 2 R 2 R 2 π C. i2 .I01cosωt (A). D. i2 .I01cos ωt (A). R1 R1 2 Bài 7: Phát biểu nào sau đây đúng với cuộn thuần cảm? A. Cuộn cảm có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều, không có tác dụng cản trở đối với dòng điện một chiều (kể cả dòng điện một chiều có cường độ thay đổi hay dòng điện không đổi). B. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm tỉ lệ với tần số dòng điện. C. Cảm kháng của cuộc cảm tỉ lệ nghịch với chu kì của dòng điện xoay chiều. D. Cảm kháng của cuộn cảm không phụ thuộc tần số của dòng điện xoay chiều. Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cosωt (V) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm, độ tự cảm L. Gọi i, I0 lần lượt là cường độ tức thời và cường độ cực đại. Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch được tính: 1 A. u ωLi B. u I2 i2 ωL 0 I0 2 2 2 2 C. u I0 i D. u ωLi I0 i U0 Trang 8
9. Bài 9: Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là : u U0 cos(ωt φ). Cường độ dòng điện tức thời có biểu thức i I0 cos(ωt α). Các đại lượng I0 và α nhận giá trị nào sau đây: π π A. I U Lω,α φ. B. I U / Lω,α . 0 0 2 0 0 2 π π C. I U / Lω,α φ. D. I U Lω,α φ. 0 0 2 0 0 2 C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Một khung dây dẫn quay đều quanh 1 trục trong từ trường đều với tốc độ góc 150 rad/s. Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng từ. Từ thông cực đại gửi qua khung là 0,5 WB. Suất điện động hiệu dụng trong khung có giá trị là: A. 37,5 VB. 75 2V C. 75V D. 37,5 2V Bài 2: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng là 900 cm2 , quay đều quanh trục đối xứng của khung với tốc độ 500 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ B 0,2T . Trục quanh vuông góc với các đường cảm ứng từ. Giá trị hiệu dụng của suất điện động cảm ứng trong khung là: A. 666,4 VB. 1241 VC. 1332 VD. 942 V Bài 3: Một khung dây phẳng dẹt, hình chữ nhật gồm 200 vòng dây quay trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,2 T với tốc độ góc 40 rad/s không đổi, diện tích khung dây là 400 cm2 , trục quay của khung vuông góc đường sức từ. Suất điện động trong khung có giá trị hiệu dụng là: A. 201 2V. B. 402VC. 32 2V D. 64V Bài 4: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i 2cos100πt (A) chạy qua điện trở R 50. Trong 1 phút, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R là bao nhiêu? A. 12000 JB. 6000 JC. 300000 JD. 100 J Bài 5: Một dòng điện xoay chiều đi qua một điện trở R 50. nhúng trong một nhiệt lượng kế chứa 1 lít nước. Sau 7 phút, nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng 10C , nhiệt dung riêng của nước C 4200 J/kg độ. Xác định giá trị của cường độ dòng điện cực đại? A. 2 2A B. 2A C. 1AD. 2A Bài 6: Đặt vào hai đầu điện trở thuần một điện áp không đổi có giá trị U0 thì công suất tiêu thụ trên điện trở là P. Nếu đặt vào hai đầu điện trở đó một điện áp xoay chiều có giá trị cực đại U0 thì công suất tiêu thụ trên điện trở R là: A. PB. 2P C. P/2D. 2P Bài 7: Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng trong mạng điện xoay chiều 110V. Tính lượng điện năng tiêu thị trong 5 giờ sử dụng ấm? A. 5 kWhB. 2,5 kWhC. 1,25 kWhD. 10 kWh Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều có biểu thức u 120 2 cos120πt (V) lên hai đầu điện trở R 10 . Sử dụng một ampe kế nhiệt đế đo cường độ dòng điện qua điện trở. Tính số chỉ của ampe kế? A. 12AB. 12 2A C. 6 2A D. 6A Bài 9: Khi cho dòng điện xoay chiều biên độ Io chạy qua điện trở R trong một quãng thời gian t (rất lớn so với chu kì của dòng điện xoay chiều) thì nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sẽ tương đương với trường Trang 9
10. hợp khi cho một dòng điện không đổi chạy qua điện trở R nói trên trong quãng thời gian t/2 và có cường độ bằng: A. 2Io B. Io 2 C. Io 2 D. Io Bài 10: Mạch điện gồm 2 đèn mắc song song, đèn thứ nhất ghi 220V-100W; đèn thứ hai ghi 220V-150W. Các đèn đều sáng bình thường. Điện năng tiêu thụ của mạch trong một ngày là: A. 6000 JB. 1,9.106 J C. 1200 kWhD. 6 kWh Bài 11: Đặt vào cuộn cảm L 0,5 π H một điện áp xoay chiều có biểu thứ: u 120 2 cos1000πt (V) . Cường độ dòng điện qua mạch có dạng: A. i 24 2 cos(1000πt π / 2)mA B. i 0,24 2 cos(1000πt π / 2)mA C. i 0,24 2 cos(1000πt π / 2)A D. i 0,24 2 cos(1000πt π / 2)A Bài 12: Đặt điện áp xoay chiều: u Uo cos(100πt π / 3) V vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L 1 2π H. Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100 2V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm 2A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm là: A. i 2 2 cos(100πt π / 6)A B. i 2 3 cos(100πt π / 6)A C. i 2 2 cos(100πt π / 6)A D. i 2 3 cos(100πt π / 6)A Bài 13: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L 1 π H, biểu thức cường độ dòng điện trong mạch: i 2cos(100πt π / 3)A . Suất điện động tự cảm tại thời điểm 0,5112 s là: A. 150,75V B. 150 / 75V C. 197,85V D. 197,85V Bài 14: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số 50 Hz vào hai bản của một tụ điện thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ là 2A. Để cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ bằng 1A thì tần số dòng điện là A. 50 HzB. 25 HzC. 200 HzD. 100 Hz Bài 15: Đặt điện áp u U cos(100πt π / 3) (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1 2π (H). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4A. Giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là A. 4AB. 4 3A C. 2,5 2A D. 5A Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u Uo cos 2πft V. Tại thời điểm t1 giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là (2 2A, 60 6V) . Tại thời điểm t2 giá trị của cường độ dòng điện qua tụ cà điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là (2 6A, 60 2V) . Dung kháng của tụ điện bằng: A. 30 B. 20 3 C. 20 2 D. 40 Bài 17: Đặt hai đầu một tụ điện điện áp xoay chiều có biểu thứ u Uo cosωt. Điện áp và cường độ dòng điện qua tụ điện tại thời điểm t1, t2 tương ứng lần lượt là: u1 60V; i1 3A; u2 60 2V; i2 2A . Biên độ của điện áp giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện qua bản tụ lần lượt là: A. Uo 120 2V,Io 3A B. Uo 120 2V,Io 2A C. Uo 120V,Io 3A D. Uo 120V,Io 2A Trang 10
11. Bài 18: Một khung dây gồm hai vòng dây có diện tích s 100cm2 và điện trở của khung là R 0,45, quay đều với tốc độ góc ω 100rad / s trong một từ trường đều có cảm ứng từ B 0,1T xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là: A. 2,2 JB. 1,98 JC. 2,89 JD. 2,79 J Bài 19: Một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L 0,4 π (H) . Đặt vào hai đầu cuộn cảm điện áp xoay chiều có biểu thức u Uo cosωt (V). Ở thời điểm t1 các giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện là: u1 100V; i1 2,5 3A. Ở thời điểm t2 tương ứng u2 100 3V; i2 2,5A. Điện áp cực đại và tần số góc của mạch là: A. 200 2V;100π rad/s B. 200V;120π rad/s C. 200 2V;120π rad/s D. 200V;100π rad/s Bài 20: Cho mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cosωt(V). Tại thời điểm t1 , giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ là 2A và hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch bằng 0. Tại thời điểm t2 , giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ là 1A và hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch là 2 3V . Dung kháng của tụ điện bằng: A. 4 B. 2 2 C. 2 D. 2 D. VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Đặt điện áp xoay chiều có biên độ U0 vào hai đầu cuộn cảm thuần. Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm bằng U0 2 thì cường độ dòng điện có độ lớn tính theo biên độ I0 là: A. I0 3 B. I0 2 C. 3I0 2 D. 2I0 2 Bài 2: Cường độ dòng điện tức thời chạy qua một đoạn mạch điện xoay chiều là i 4cos(20 t 2)A , t đo bằng giây. Tại thời điểm t1 = -2A. Hỏi đến thời điểm t2 (t1 0,025)s thì cường độ dòng điện bằng bao nhiêu? A. -2 AB. 2 3A C. 2 AD. 2 3A Bài 3: Một bóng đèn nê-on chỉ sáng khi điện áp giữa hai đầu bóng có giá trị uC > 220V. Bóng đèn này được mắc vào điện áp xoay chiều có U = 220V và f = 50Hz. Hỏi trong một giây đèn chớp sáng bao nhiêu lần? A. Bóng không sángB. 200 lần C. 50 lầnD. 100 lần Bài 4: Một đèn nê-on đặt dưới điện áp xoay chiều,biên độ 220 2 V, tần số góc ω 100π(rad/s) , đèn sáng khi điện áp giữa hai cực của đèn u 155V .Số lần đèn sáng và đèn tắt trong 0,5s và tỉ số thời gian đèn tắt và thời gian đèn sáng trong một chu kì là: A. 100 lần và 1:2B. 50 lần và 1:2 C. 100 lần và 2:1D. 50 lần và 2:1 Bài 5: Dòng điện xoay chiều có cường độ i 3cos(100π π 2)A chạy trên một dây dẫn.Trong thời gian 1 giây,số lần cường độ dòng điện có giá trị tuyệt đối bằng 2A là: A. 100B. 50C. 400 D. 200 Trang 11
12. Bài 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện theo thời gian của đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh cho ở hình vẽ. Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là: A. i(t) 2cos(275π t 3 2π 3)A B. i(t) 2 2 cos(100π t 3-2π 3)A C. i(t) 2 2 cos(275π t 3-2π 3)A D. i(t) 2cos(100πt 2π 3)A Bài 7: Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch là : u 200sin ωt (V) . Tại thời điểm t1 nào đó, điện áp u =100V và đang giảm. Hỏi đến thời điểm t2 , sau t1 đúng 1 4 chu kì, điện áp u bằng bao nhiêu? A. 100 3 B. 100 3 C. 100 2 D. 100 2 Bài 8: Một đèn nê-on hoạt động ở mạng điện xoay chiều có phương trình: u 220 2 cos(100πt- π 2) (V) . Biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế tức thời đặt vào đèn có giá trị u 110 2 V.khoảng thời gian đèn tắt trong một chu kì là A. 1/150 sB. 1/75s C. 2/25 sD. Một đáp số khác Bài 9: Cường độ dòng điện tức thời chạy qua một đoạn mạch xoay chiều là: i 2cos(100π t π/2) A, t đo bằng giây.Tại thời điểm t1 nào đó, dòng điện đang giảm và có cường độ bằng 1A.Đến thời điểm t t1 0,005s , cường độ dòng điện bằng: A. 3 AB. 3 AC. 2 AD. 2 A Bài 10: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i 2 2 cos100π t (A) t tính bằng giây (s). Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang có cường độ tức thời bằng 2 2(A) thì sau đó ít nhất là bao lâu để dòng điện có cường độ thức thời bằng 6(A) ? A. 5/600(s)B. 1/600(s)C. 3/300(s)D. 2/300(s) Bài 11: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức là: u 120cos(100πt π/2)(V) . Lần thứ hai điện áp đạt giá trị u = 104 V và đang giảm vào thời điểm nào sau đây: A. t = 13/600sB. t = 7/300s C. t = 1/600sD. t = 8/300s Bài 12: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i I0 sin100π t .Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5 I0 vào những thời điểm nào sau đây? A. 1/400 s; 2/400 sB. 1/500s; 3/500s C. 1/300s; 2/300sD. 1/600s; 5/600s Bài 13: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i I0 cos(100πt π/2).Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức hời có giá trị bằng -I0 / 2 vào những thời điểm nào? A. 1/400 s; 2/400 sB. 1/500 s; 3/500 s C. 1/500 s; 2/500 sD. 1/400 s; 3/400 s Bài 14: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần có biểu thức i 2 2 cos(100πt π/3)(A,s) .Biết độ tự cảm của cuộn dây là L 2 3 / π H,vào thời điểm t cường độ Trang 12
13. dòng điện trong mạch là i 2 A và đang tăng. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch tại thời điểm t 1/ 40(s) là bao nhiêu? A. u 600 2V B. u 200 3V C. u 400 6V D. u 200 6V III. HƯỚNG DẪN GIẢI A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án C Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án B Bài 5: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án D Bài 8: Chọn đáp án A Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án C Bài 11: Chọn đáp án D Bài 12: Chọn đáp án C Bài 13: Chọn đáp án D Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án C Bài 16: Chọn đáp án C B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án D Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án A Bài 7: Chọn đáp án C Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án C C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án D Giải Ta có suất điện động cực đại trong khung là: Eo ωo 75V E Suất điện động hiệu dụng trong khung là: E o 37,5 2 V 2 Trang 13
14. Bài 2: Chọn đáp án A 4 Từ thông cực đại gửi qua khung o N.B.S 1000.0,2.900.10 18Wb Suất điện động cực đại trong khung: Eo ωo 300π V E Suất điện động hiệu dụng trong khung là: E o 666,4V 2 Bài 3: Chọn đáp án C Từ thông cực đại gửi qua khung: o 1,6 Wb Suất điện động cực đại trong khung: Eo ωo 64 V E Suất điện động hiệu dụng trong khung là: E o 32 2V 2 Bài 4: Chọn đáp án B I Ta cos cường độ hiệu dụng là: I o 2 A 2 Năng lượng tỏa ra của điện trở là: Q I2.R.t 6000 J Bài 5: Chọn đáp án D Ta có nhiệt lượng: Q m.c. t 1.4200.10 42000 J Mà Q I2.R.t 42000 J 42000 Cường độ dòng điện: I 2 A 50.7.60 Cường độ dòng điện cực đại là: Io I 2 2 A Bài 6: Chọn đáp án C U2 Ta có công suất của dòng điện không đổi P o R U U2 P Đối với dòng điện xoay chiều thì U o Công suất của dòng điện là: P ' o 2 2R 2 Bài 7: Chọn đáp án C U2 Điện trở của ấm là: R 48,4  P U'2 Điện năng tiêu thụ của ấm là: A .t 1,25kWh R Bài 8: Chọn đáp án A Ampe kế chỉ đo được giá trị hiệu dụng của dòng xoay chiều. U 120 I 12A R 10 Bài 9: Chọn đáp án C I Đối với dòng điện xoay chiều thì ta có: I o 2 Trang 14
15. I2.R.t Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là: Q I2.R.t o 2 t I2.R.t Dòng 1 chiều thì: Q' I2R. Q o 2 2 I I o 2 Bài 10: Chọn đáp án D Công suất của 2 đèn là: P P1 P2 250W Điện năng tiêu thụ của mạch trong một ngày là: A P.t 250.24 6kWh Bài 11: Chọn đáp án D Cảm kháng của mạch là: ZL ω.L 500 Uo Cường độ dòng điện cực đại trong mạch: Io 0,24 2 A ZL π Vì i trễ pha hơn u một góc nên biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là L 2 π i 0,24 2 cos 1000πt A 2 Bài 12: Chọn đáp án D Cảm kháng của mạch là: ZL ω.L 50 2 2 uL i Vì uL dao động vuông pha với i nên: 1 mà UoL Io .ZL UoL Io Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là: Io 2 3A π π Vì I trễ pha hơn uL một góc Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là: i 2 3 cos 100πt A 2 6 Bài 13: Chọn đáp án C Ta có: ZL ω.L 100 π Điện áp cực đại U I .Z 200V mà u sớm pha hơn i một góc oL o L L 2 5π Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch: uL 200cos 100πt+ V 6 Thay t 0,5112s vào phương trình ta có: uL 197,85V Bài 14: Chọn đáp án B U Ta có I1 U.ω1.C U.C.2π.f1 ZC Tương tự: I2 U.C.2π.f2 I1 f1 50 Lập tỉ số: 2 f2 25Hz I2 f2 2 Bài 15: Chọn đáp án C Trang 15
16. Ta có: ZL ω.L 50 2 2 uL i Vì uL dao động vuông pha với i nên: 1 Io 5A UoL Io Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch: I 2,5 2(A) Bài 16: Chọn đáp án A Vì uC và i dao động vuông pha nhau nên: 2 2 2 i1 u1 2 2 u1 1 Io i1 (1) Io Uo ZC Tương tự: 2 2 2 i2 u2 2 2 u2 1 Io i2 (2) Io Uo ZC 2 2 u1 u2 Từ (1) và (2) ZC 2 2 30 i2 i1 Bài 17: Chọn đáp án B 2 2 i1 u1 Vì uC và i dao động vuông pha nhau nên: 1 (1) Io Uo 2 2 i u Tương tự: 2 2 1 (2) Io Uo Từ (1) và (2) Io 2A;Uo 120V Bài 18: Chọn đáp án D 4 Ta có suất điện động cực đại của khung dây là: Eo ω.N.B.S 2.100.100.10 .0,1 0,2V E 2 Suất điện động hiệu dụng của khung là: E o V 2 10 π Chu kì dao động T (s) 50 π Thời gian khung dây quay hết 1000 vòng là: t .1000 20π s 50 U2 Nhiệt lượng tỏa ra là: Q .t 2,79J R Bài 19: Chọn đáp án D 2 2 2 2 i u 2,5 3 100 Vì u dao động vuông pha với i nên: 1 1 1 1 (1) L Io Uo Io Uo 2 2 2 2 i2 u2 2,5 100 3 Tương tự: 1 1 (2) Io Uo Io Uo Từ (1) và (2) Io 5A; và Uo 200V Trang 16
17. Uo Cảm kháng ZL 40; Io Mà: ZL ω.L ω 100π(rad/s) Bài 20: Chọn đáp án D Vì uC dao động vuông pha với i nên: 2 2 2 2 i1 u1 2 0 1 1 Io 2A (1) Io Uo Io Uo 2 2 2 2 i u 1 2 3 Tương tự: 2 2 1 1 U 4V (2) o Io Uo 2 Uo Uo Dung kháng của mạch là: ZC 2 Io D. VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án C π Vì u và i dao động vuông pha nhau nên u sớm pha hơn i góc L L 2 π 3 Từ đường tròn lượng giác i Io cos Io 6 2 Bài 2: Chọn đáp án B Tại thời điểm t1 dòng điện có i1 2A và đang giảm ứng với vị trí M1 trên đường tròn. π Sau thời gian t 0,025s thì góc quét φ ω. t rad ứng 2 với vị trí M2 trên đường tròn. π i2 4cos 2 3A 6 Bài 3: Chọn đáp án C Điện áp cực đại là: Uo U 2 220 2V Trong 1 chu kì bóng đèn chớp sáng 1 lần. Trong 1(s) 50T bóng đèn chớp sáng 50 lần. Bài 4: Chọn đáp án A u 155(V) Vì u 155(V) u 155(V) Trang 17
18. Trong 1T bóng đèn sáng 2 lần và tắt 2 lần f 50Hz T 0,02s t 0,5s 25T Đèn sáng 50 lần và tắt 50 lần. Thời gian đèn sáng ứng với góc: 4π φ φ 100π.t M1M2 M3M4 3 s 4 Thời gian đèn sáng là: t s s 300 2 tT 1 Thời gian đèn tắt là: tT T ts s 300 tS 2 Bài 5: Chọn đáp án D Trong 1T có 4 điểm mà dòng điện có: i 2A i 2 A Trong thời gian t 1(s) 50T thì có 4.50 = 200 lần mà i 2A Bài 6: Chọn đáp án A Từ đồ thị ta có: Io 2(A) π 3π 11π 275π φ 0,02.ω ω (rad / s) 3 2 6 3 2π t 0 thì dòng điện ở vị trí M ứng với góc rad o 3 275π 2π i(t) 2cos A 3 3 Bài 7: Chọn đáp án B Tại thời điểm t1 điện áp u 100V và đang giảm ứng với M1 π trên đường tròn. Sau T / 4 thì góc quét φ ứng với vị trí 2 M2 trên đường tròn. π u 200cos 100 3V 6 Bài 8: Chọn đáp án B Vì u 110 2V nên đèn tắt ứng với góc quét: 4π φ 100π.t M1M2 3 Trang 18
19. 4 1 Thời gian đèn tắt là: t (s) (s) 300 75 Bài 9: Chọn đáp án B Tại thời điểm t1 dòng điện đang ở điểm M1 trên hình tròn. Sau thời gian t 0,005s góc quét là: π φ 100π.0,005 rad 2 π Cường độ dòng điện khi đó là: i 2.cos 3A 6 Bài 10: Chọn đáp án A 5π Để có i 6A thì góc quét φ 100π.t M1M2 6 5 Thời gian cần thiết là: t (s) 600 Bài 11: Chọn đáp án D 104 3 3 Ta có: u 104V U 120 2 o 2 Lần thứ hai điện áp đạt giá trị u 104V và đang giảm là: 2π 2 8 t T (s) (s) 3.100π 75 300 Bài 12: Chọn đáp án D Lúc t 0 thì dòng điện ở vị trí Mo trên đường tròn. I Thời điểm i o ứng với M và M trên đường tròn. 2 1 2 Trang 19