MẠCH điện XOAY CHIỀU 1 PHẦN TỬ VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN

MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHẦN TỬ VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁNChủ đề: Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử Bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử trong đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1

Trang 1

MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHẦN TỬ VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN

Chủ đề: Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử

Bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử trong đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R

Dạng 2: Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần L

Dạng 3: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C

40 bài tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1)

40 bài tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2)

Chủ đề: Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử

Bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử trong đề thi Đại học có giải chi tiết Bài 1: [THPT QG năm 2019 – Câu 16 – M213] Đặt điện áp xoay chiều có tần số

Trang 2

Bài 3: [THPT QG năm 2017 – Câu 4 – MH] Khi đặt điện áp u =220√2cos100tπt(V) (t tính bằng s) vào hai đầu một điện trở thì tần số góc củadòng điện chạy qua điện trở này là

A 50π rad/s B 50 rad/s C 100π rad/s D 100 rad/s

Trang 3

ZC = = 100Ω

Bài 7: [THPT QG năm 2017 – Câu 32 – MH1] Cho dòng điện có cường độ

i = 5√2cos100πt (i tính bằng A, t tính bằng s) chạy qua cuộn cảm thuần có độ tựcảm 0,4/π H Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm bằng

A 200 V B 220 V C 200 V D 220 V

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

U = I.ZL = 5 100π = 200V

Bài 8: [THPT QG năm 2015 – Câu 24 - M138] Đặt điện áp u = U0cos100πt (t tính

bằng s) vào hai đầu một tụ điện có điện dung C = F Dung kháng của tụ điệnlà

A 150Ω B 200Ω C 50Ω D 100Ω

Đáp án: D

Dung kháng của tụ điện: ZC = = 100Ω

Bài 9: [THPT QG năm 2016 – Câu 6 – M536] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầuđoạn mạch chỉ có điện trở thì

A cường độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạnmạch

B cường độ dòng điện trong đoạn mạch trễ pha 0,5π với điện áp giữa hai đầuđoạn mạch

C cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch phụ thuộc vào tần số của điệnáp

Trang 4

D cường độ dòng điện trong đoạn mạch sớm pha 0,5π với điện áp giữa hai đầuđoạn mạch.

Đáp án: A

Đoạn mạch xoay chiều chì có điện trở thì cường độ dòng điện trong đoạn mạchcùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch

Bài 10: [THPT QG năm 2016 – Câu 25 – M536] Cho dòng điện có cường độ

i = 5√2cos100πt (i tính bằng A, t tính bằng s) chạy qua một đoạn mạch chỉ có tụđiện Tụ điện có điện dung μF F Điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện bằng

Trang 5

Do i chậm pha π/2 so với u nên khi u = 50 V và đang tăng (Mu ở góc phần tư thứ4) thì i < 0 ⇒ i = -√3 A

Bài 12: [THPT QG năm 2017 – Câu 13 – M202] Đặt điện áp xoay chiều u =

Cảm kháng của cuộn dây là: ZL = Lω

Bài 13: [THPT QG năm 2017 – Câu 36 – M203] Đặt điện áp xoay chiều có giá trịcực đại là 100 V vào hai đầu cuộn cảm thuần thì cường độ dòng điện trong mạch

là i = 2cosl00πt (A) Khi cường độ dòng điện i = 1 A thì điện áp giữa hai đầu cuộncảm có độ lớn bằng

Trang 6

Đáp án: B

Bài 15: [THPT QG năm 2018 – Câu 10 – M203] Đặt điện áp xoay chiều có tần sốgóc ω vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L Cảm kháng của cuộn cảm nàylà

• Độ lệch pha φ) = φ)u - φ)i : ta nói dòng điện cùng pha với hiệu điện thế

Các bài toán thường gặp:

Kiểu 1: Giá trị hiệu dụng

• Định luật ôm: I = U / R

• Độ lệch pha: φ) = φ)u - φ)i

Kiểu 2: Bài toán liên quan tới nhiệt lượng

Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R thì có sự tỏa nhiệt trên điện trở

R theo hiệu ứng Junlenxo: Q = I2Rt

Lượng nhiệt tỏa ra bị nước hấp thụ hết thì: Q = I2Rt = mc(t2 - t2)

• m là khối lượng nước (kg)

Trang 7

• c là nhiệt dung riêng của nước (kJ.kg-1 ).

• Δt = tt = t2 - t2 là độ biến thiên nhiệt độ ( độ tăng hay giảm nhiệt độ của nước)

Nếu hiệu suất của nước hấp thụ nhiệt không đạt 100% thì

Kiểu 3: Bài toán liên quan tới bóng đèn

Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn thì ta có thể áp dụng một cáchtương tự cho dòng điện chạy qua điện trở trong

Từ số ghi trên bóng đèn cho ta biết công suất định mức Pdm và hiệu điện thế địnhmức Udm Từ đó ta có thể tính được:

• Nếu các bóng mắc song song thì

• Nếu các bóng mắc nối tiếp thì

2 Ví dụ

Ví dụ 1 Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt) vào hai đầu một điện trở thuần R

= 110 Ω thì cường độ dòng điện qua điện trở có giá trị hiệu dụng bằng 2A Giá trịcủa U bằng:

A 220 V

Trang 8

Ví dụ 2: Một dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i = 4√2cos(100πt) A đi

qua một điện trở R = 7 Ω Nhúng R vào một bình chứa m = 1,2 kg nước Hỏi sauthời gian 10 phút nhiệt độ nước trong bình tăng bao nhiệt độ Biết hiệu suất củaquá trình đun nước là H = 90% và nhiệt dung riêng của nước là c = 4,2(kJ/kg.Cο )

Trang 9

B Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt (V) vào hai đầu đoạn mạch chỉ cóđiện trở thuần Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch; i, I0 và I lầnlượt là giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điệntrong đoạn mạch Hệ thức nào sau đây sai?

Hiển thị lời giải

Do mạch chỉ có điện trở thuần R nên u và i luôn cùng pha nhau

Theo bài ra: phương trình của u có dạng: u = U0cosωt (1)

Suy ra phương trình của i có dạng: i = I0cosωt (2)

Trang 10

A Dòng điện qua điện trở và điện áp hai đầu điện trở luôn cùng pha.

B Pha của dòng điện qua điện trở luôn bằng không

C Mối liên hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp hiệu dụng là U = I/R

D Nếu điện áp ở hai đầu điện trở là u = Uosin(ωt + φ)) V thì biểu thức dòng điệnqua điện trở là i = Iosin(ωt) A

Dòng điện qua điện trở và điện áp hai đầu điện trở luôn cùng pha Chọn A

Câu 3. Chọn phát biểu đúng khi nói về đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trởthuần R?

A Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở luôn có pha ban ban đầu bằng không

B Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở luôn cùng pha với điện áp xoay chiềugiữa hai đầu điện trở

C Nếu điện áp ở hai đầu điện trở có biểu thức dạng u = Uocos(ωt + π/2) V thì biểuthức cường độ dòng điện chạy qua điện trở R có dạng

D Cường độ hiệu dụng I của dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở, điện áp cựcđại Uo giữa hai đầu điện trở và điện trở R liên hệ với nhau bởi hệ thức I = Uo/R

Trang 11

Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở luôn cùng pha với điện áp xoay chiềugiữa hai đầu điện trở Chọn B.

Câu 4. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R một điện áp xoay chiều

có biểu thức u = Uocos(ωt) V thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có biểuthức i = I√2cos(ωt + φ)i)A, trong đó I và φ)i được xác định bởi các hệ thức tươngứng là

Trong mạch chỉ chứa điện trở R ⇒ I = U0/R = U0/(R√2) và i luôn cùng pha với u

⇒ φ)i = 0 Chọn D

Câu 5. Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 20 Ω và R2 = 40

Ω mắc nối tiếp với nhau Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều

có biểu thức u = 120√2cos(100πt) V Kết luận nào sau đây là không đúng ?

A Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần cùng pha với nhau

B Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có cùng cường độ hiệu dụng

Do mạch điện chỉ có điện trở thuần ⇒ Dòng điện xoay chiều qua hai điện trởthuần cùng pha với nhau ⇒ A đúng

Trang 12

Dòng điện xoay chiều qua hai điện trở có biểu thức:

Trong mạch chỉ chứa điện trở thuần ⇒ u và i luôn cùng pha ⇒ φ)i = - π/3 radCường độ dòng điện cực đại I0 = U0/R = √2 A

Biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R là i = √2cos(100πt π/3)A Chọn A

-Câu 7. Biểu thức cường độ của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần

R = 110 Ω là i = 2√2cos(100πt + π/2) A Biểu thức điện áp xoay chiều giữa haiđầu điện trở là

Trang 13

Trong mạch chỉ chứa điện trở thuần ⇒ u luôn cùng pha với i ⇒ φ)u = π/2 rad

Điện áp cực đại trong mạch U0 = I0R = 220√2 V

Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở là u = 220√2cos(100πt + π/2)

V Chọn C

Câu 8. Cho đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R = 50 Ω Đặt điện

áp u = 120cos(100πt + π/3) V vào hai đầu đoạn mạch Giá trị hiệu dụng của cường

độ dòng điện trong mạch là

A 2,4 A B 1,2 A C 2,4√2 A D 1,2√2 A

Giá trị hiệu dụng cường độ trong mạch I = U/R = 1,2√2 A Chọn D

Câu 9. Cho đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R = 50 Ω Đặt điện

áp u = 120cos(100πt + π/3) V vào hai đầu đoạn mạch Biểu thức của cường độdòng điện chạy qua điện trở là

Trang 14

Trong mạch chỉ có điện trở ⇒ u cùng pha với i

Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là i = 1,2√2cos(100πt + π/3) A ChọnD

Câu 10. Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trởthuần R = 100Ω có biểu thức u = 200√2cos(100πt + π/4) (V) Biểu thức của cường

độ dòng điện trong mạch là :

Tính I0 hoặc I = U/R = 200/100 = 2A ; i cùng pha với u hai đầu R, nên ta có:

φ)i = φ)u = π/4 Suy ra: i = 2√2cos(100πt + π/4) (A) ⇒ Chọn B

Dạng 2: Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần L

Trang 16

Hướng dẫn:

Cường độ dòng điện hiệu dụng:

Theo lí thuyết, u sớm pha so với i là π/2 nên:

Chọn C

Ví dụ 2: Đặt điện áp u = U√2cos(ωt) vào hai đầu một cuộn cảm thì cường độ

dòng điện qua nó có giá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộncảm là u và cường độ dòng điện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là

Trang 17

Hướng dẫn:

Do u và i vuông pha nên ta có biểu thức:

Chọn C

Ví dụ 3: Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp

xoay chiều u = Uocos(100πt) Tại thời điểm t = t1 điện áp tức thời và cường độdòng điện tức thời có giá trị lần lượt u1 = 50 V, i1 = √2A Đến thời điểm t = t2 thì

Trang 18

Hướng dẫn:

Do i và u vuông pha nên ta có:

Chọn B

Câu 1. (TN 2011) Đặt điện áp u = 100cos100πt (V) vào hai đầu một cuộn cảm

thuần có độ tự cảm 1/(2π) H Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

ZL = ωL = 50 Ω; I0 = U0/ZL = 2 A; φ)L = π/2 ; i = 2cos(100πt - π/2 ) (A) Chọn A

Câu 2. (ĐH 2009) Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt + π/3) (V) vào hai đầumột cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1/(2π) (H) Ở thời điểm điện áp giữa haiđầu cuộn cảm là 100√2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2 A Biểu thứccủa cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Trang 19

ZL = ωL = 50 Ω; với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm:

Chọn A

Câu 3. (ĐH 2010) Đặt điện áp u = U0cosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tựcảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Trang 20

và i trể pha hơn uL góc π/2 Chọn C

Câu 4. Đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần L một điện áp xoay chiều có giá trịhiệu dụng U không đổi và tần số f thay đổi Khi f = 60 Hz thì cường độ hiệu dụngqua L là 2,4 A Để cường độ hiệu dụng qua L bằng 3,6 A thì tần số của dòng điệnphải bằng

A 75 Hz B 40 Hz C 25 Hz D 50√2 Hz

Chọn B

Trang 21

Câu 5. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần một điện áp xoay chiều

u = U0cos100πt (V) Biết giá trị điện áp và cường độ dòng điện tại thời điểm t1 là

u1 = 50√2 (V), i1 = √2 (A) và tại thời điểm t2 là u2 = 50 (V), i2 = - √3 (A) Giá trị

A 120 (Hz) B 50 (Hz) C 100 (Hz) D 60 (Hz)

Chọn C

⇒ ZL = 2πfL = U0/I0 = 60 ⇒ f = 100 (Hz)

Trang 22

Câu 7. (ĐH-2010) Đặt điện áp u = U0cosωt (V) vào hai đầu cuộn cảm thuần có

độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Chọn C

Vì mạch chỉ có L thì i trễ pha hơn u là π/2 nên

Câu 8. Đồ thị biểu diễn cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chỉ có cuộncảm thuần có cảm kháng ZL = 50 Ω ở hình vẽ bên Viết biểu thức điện áp tức thờigiữa hai đầu cuộn cảm

Trang 23

Chọn A

Trang 24

Vì mạch chỉ có L thì u sớm pha hơn i là π/2 nên

Câu 9. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4/π (H)một điện áp xoay chiều u = U0cos100πt (V) Nếu tại thời điểm t1 điện áp là 60 (V)thì cường độ dòng điện tại thời điểm t1 + 0,035 (s) có độ lớn là

Trang 25

Tính ZL = ωL = 100π.(1/π) = 100Ω

Tính I0 hoặc I = U/ZL = 200/100 = 2A ; i trễ pha góc π/2 so với u hai đầu cuộncảm thuần, nên ta có: π/3 - π/2 = π/6 Suy ra: i = 2√2cos(100πt - π/6) (A) ChọnB

Dạng 3: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C

Trang 26

• Dung kháng:

• Định luật ôm:

Kiểu 2: Bài toán về giá trị tức thời:

Lưu ý:

• Khi ghép tụ nối tiếp thì điện dụng của bộ tụ được xác định

• Khi ghép tụ song song thì điện dung của bộ tụ được xác định: Cb = C1 + C2 + + Cn

• Điện dung của tụ phẳng được đặt trong môi trường có hằng số điện môi ε:

Trang 27

Trong đó: ε là hằng số điện môi và d là khoảng cách giữa hai bản tụ và S là diệntích đối diện giữa các bản tụ

2 Ví dụ

Ví dụ 1: Một tụ điện khi mắc vào nguồn u = U√2 cos(100πt + π) (với u tính bằng

V và t tính bằng s) thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 2 A Nếu mắc

tụ vào nguồn điện u = U.cos(120πt + π/2) V thì cường độ dòng điện hiệu dụng quamạch là bao nhiêu?

A i = 5cos(100πt + π/3) A

B i = cos(100πt + π/3) A

C i = 5cos(100πt - π/6) A

Trang 28

D i = cos(100πt - π/6) A.

Hướng dẫn:

Do u và i vuông pha nên ta có:

Và i nhanh pha hơn u là π/2 nên ta có phương trình: i = 5cos(100πt + π/3) A

Chọn A

Ví dụ 3: Đặt vào hai đầu tụ có điện dung C = 1/5π mF một điện áp có dạng u =

150√2 cos(100πt)V Tính cường độ dòng điện khi điện áp bằng 75√2 (V)

Hướng dẫn:

Do i và u vuông pha nên ta có:

Trang 29

Câu 1. (ĐH 2009) Đặt điện áp u = U0cos(100πt - π/3) (V) vào hai đầu một tụ điện

có điện dung 2.10-4/π (F) Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thìcường độ dòng điện trong mạch là 4 A Biểu thức của cường độ dòng điện trongmạch là

ZC = 1/(ωC) = 50 Ω; với đoạn mạch chỉ có tụ điện thì

Trang 30

Chọn B.

Câu 2. (ĐH 2011) Đặt điện áp u = U√2cosωt vào hai đầu một tụ điện thì cường

độ dòng điện qua nó có giá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu tụđiện là u và cường độ dòng điện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là

Với đoạn mạch chỉ có tụ điện hoặc chỉ có cuộn cảm thuần thì

Trang 31

Chọn B.

Câu 3. Một tụ điện khi mắc vào nguồn u = U√2cos(100πt + π) (V) thì cường độhiệu dụng qua mạch là 2A Nếu mắc tụ vào nguồn u = Ucos(120πt + 0,5π) (V) thìcường độ hiệu dụng qua mạch là bao nhiêu?

A 1,2√2 V B 1,2 V C √2 V D 3,5 V

Chọn A

Câu 4. Đoạn mạch điện xoay chiều tần số f1 = 60Hz chỉ có một tụ điện Nếu tần

số là f2 thì dung kháng của tụ điện tăng thêm 20% Tần số

Trang 32

Chọn D

Câu 6. Một tụ điện phẳng không khí có hai bản song song cách nhau một khoảng

d được nối vào nguồn điện xoay chiều thì cường độ hiệu dụng qua mạch là 6,8 A.Đặt vào trong tụ điện và sát vào một bản tụ một tấm điện môi dày 0,3d có hằng sốđiện môi ε = 2 thì cường độ hiệu dụng qua tụ là

A 2,7 A B 8,0 A C 10,8 A D 7,2 A

Chọn B

Trang 33

Câu 7. (ĐH-2011) Đặt điện áp u = U√2cosωt vào hai đầu một tụ điện thì cường

độ dòng điện qua nó có giá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu tụđiện là u và cường độ dòng điện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là

xChọn C

Trang 34

Câu 8. Một đoạn mạch mắc nối tiếp gồm: tụ điện có dung kháng ZC và cuộn cảmthuần có cảm kháng ZL = 0,5ZC Điện áp giữa hai đầu tụ: UC = 100cos(100πt +π/6) V Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là:

Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch:

Câu 9. (ĐH-2009) Đặt điện áp u = U0cos(100πt - π/3) (V) vào hai đầu một tụ điện

có điện dung 0,2/π (mF) Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thìcường độ dòng điện trong mạch là 4 A Biểu thức của cường độ dòng điện trongmạch là

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	681 KB