Vật lý 12 Điện xoay chiều phần 4 (hay lạ khó) file word có lời giải

Muốn hiệu suất truyền tải là96% thì cần giảm cường độ dòng điện trên dây tải điện đi bao nhiêu phần trăm so với lúc đầu?. Trong quá trình truyền tài điện năng đi xa, ban đầu độ giảm điện

MỤC LỤC BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ PHẦN 4

PHÁT TRIỂN Ý TƯỞNG BÀI TOÁN ỔN ÁP TRONG ĐỀ THỰC NGHIỆM CỦA BỘ NĂM

2017 4

KHAI THÁC THÔNG TIN TỪ ĐỒ THỊ CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG LẤY THÔNG TIN TỪ NHIỀU ĐỒ THỊ HÌNH SIN 5

LẤY THÔNG TIN TỪ 1 ĐỒ THỊ KHÔNG PHẢI SIN 11

ĐỒ THỊ CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN HỆ SỐ CÔNG SUẤT 14

ĐỒ THỊ ĐIỆN ÁP 18

LẮY THÔNG TIN TỪ ĐỒ THỊ THÍ NGHIỆM 21

TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DẠNG TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU HAY – MỚI - LẠ

Câu 347 Điện năng từ nhà máy điện được đưa tới nơi tiêu thụ nhờ các dây dẫn, tại nơi tiêu thụ

cần một công suất không đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải là 90% Muốn hiệu suất truyền tải là96% thì cần giảm cường độ dòng điện trên dây tải điện đi bao nhiêu phần trăm so với lúc đầu?

Câu 348 Trong quá trình truyền tài điện năng đi xa, ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây

một pha bằng n lần điện áp nơi truyền đi Coi dòng điện trong mạch luôn luôn cùng pha vớiđiện áp Để công suất hao phí trên đường dây giảm đi a lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơitiêu thụ là không đổi, cần phải tăng điện áp đưa lên đường dây bao nhiêu lần?

A

a

B  

n

n a

* Công suất tiêu thụ lúc đầu: P tt      P P 1 n UI

* Công suất tiêu thụ lúc sau:

Câu 349 Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa Ban đầu độ giảm điện áp trên dây một pha

bằng 0,1 điện áp nơi truyền đi Coi dòng điện trong mạch luôn luôn cùng pha với điện áp Đểcông suất hao phí trên đường dây giảm đi 81 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ làkhông đổi, cần phải tăng điện áp đưa lên đường dây bao nhiêu

A 73/9 B 71/9 C 9 D 8,8

Hướng dẫn

* Từ U nU     cos1 P nUI

* Công suất tiêu thụ lúc đầu: P tt     P P 0,9UI

* Công suất tiêu thụ lúc sau:

Câu 350 Điện năng được truyền từ nơi phát đến một xưởng sản xuất bằng đường dây một pha

với hiệu suất truyền tải 80% Ban đầu xưởng này có 80 máy hoạt động, sau đó tăng thêm một

số máy nên hiệu suất truyền tải điện giám 10% Biết điện áp nơi phát không đổi Tìm số máytăng thêm

Câu 351 Điện năng được truyền từ nơi phát đến một xưởng sản xuất bằng đường dây môt pha

với hiệu suất truyền tải là 90% Ban đầu xưởng sản xuất này có 90 máy hoạt động, vì muốn mởrộng quy mô sản xuất nên xưởng đã nhập về thêm một số máy Hiệu suất truyền tải lúc sau (khi

có thêm các máy mới cùng hoạt động) đã giảm đi 10% so với ban đầu Coi hao phí điện năngchỉ do tỏa nhiệt trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các máy hoạt động (kể cả các máymới nhập về) đều như nhau và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng 1 Nếu giữnguyên điện áp nơi phát thì số máy hoạt động đã được nhập về thêm là

Câu 352 Điện năng được truyền tải điện từ trạm phát đến nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha

với điện áp trước khi truyền tải là 100 kv thì hiệu suất truyền tải là 75% Coi điện trở đườngdây tài điện và hệ số công suất truyền tải luôn không đổi Nếu công suất tiêu thụ điện tăng thêm25% để hiệu suất truyền tải điện là 80% thì điện áp trước khi truyền tải điện phải tăng thêm gầnbằng

Câu 353 Điên năng được truyền tải điện từ trạm phát (công suất không đổi) đến nơi tiêu thụ

bằng đường dây một pha thì hiệu suất truyền tải là H Coi điện trở đường dây tải điện và hệ sốcông suất truyền tải luôn không đổi Nếu tại trạm phát dùng máy tăng áp A có số vòng dây sơcấp và thứ cấp là N1 và N2 thì hiệu suất truyền tải tăng 27% Nếu tại trạm phát dùng máy tăng

áp B có số vòng dây sơ cấp và thứ cấp là N2 và N3 thì hiệu suất truyền tải tăng 32% Nếu tạitrạm phát dùng kết hợp hai máy tăng áp A và tăng áp B thì hiệu suất truyền tải tăng 35% Nếu

3 3

Câu 354 Tại một điểm M có một máy phát điện xoay chiều một pha có công suất phát điện và

hiệu điện thế hiệu dụng ở hai cực của máy phát đều không đổi Nối hai cực của máy phát vớimột trạm tăng áp có hệ số tăng áp là k đặt tại đó Từ máy tăng áp điện năng được đưa lên dâytải cung cấp cho một xưởng cơ khí cách xa điểm M Xưởng cơ khí có các máy tiện cùng loạicông suất khi hoạt động là như nhau Khi hệ số k = 2 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 120 máy tiệncùng hoạt động Khi hệ số k = 3 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 125 máy tiện cùng hoạt động Doxẩy ra sự cố ở trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải điện vào hai cực của máy phátđiện Khi đó ở xưởng cơ khí có thể cho tối đa bao nhiêu máy tiện cùng hoạt động Coi rằng chỉ

có hao phí trên dây tải điện là đáng kể Điện áp và dòng điện trên dây tải điện luôn cùng pha

P P

Câu 355 Điện năng được truyền tải điện từ trạm tăng áp băng đường dây tải điện một pha có

điện trở tồng cộng 30 Ω Biết điện áp hiệu ở hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp cùa máy hạ áp lần

lượt là 2200 V và 220 V, cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy hạ áp là 100 A.

Xem các máy biến áp lý tưởng, hệ số công suất luôn luôn bằng 1 Hiệu suất truyền tải điện nănglà:

Bài toán 6: Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện có công suất không đổi đến nơi

tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha Nếu điện áp truyền đi là U và nơi tiêu thụ phải lắp

một máy hạ áp lý tưởng với tỉ số vòng dây sơ cấp và thứ cấp là k thì công suất nơi tiêu thụ nhậnđược là Ptải Nếu điện áp truyền đi là nU và nơi tiêu thì phải lắp một máy hạ áp lý tưởng với tỉ

số vòng dây sơ cấp và thứ cấp là k’ thì công suất nơi tiêu thụ nhận được là P’tải Coi dòng điệnluôn cùng pha với điện áp Lập biểu thức xác định k’

Hướng dẫn

* Điện áp trên tải luôn là Utải:

Câu 356 Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện A có công suất không đổi đến nơi

tiêu thụ B bằng đường dây tải điện một pha Nếu điện áp truyền đi là U và ở B lắp một máy hạ

áp lý tưởng với tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là k = 30 thì đáp ứng 20/21 nhu cầu

điện năng của B Nếu muốn cung cấp đủ điện năng cho B thì điện áp truyền đi phải là 2U, khi

đó cần dùng máy hạ áp lý tưởng với tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là k bằng baonhiêu? Coi dòng điện luôn cùng pha với điện áp

P '

k ' 63

nkP  2.3020   Chọn D

Câu 357 (340251BT) Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện nhỏ đến một khu công

nghiệp (KCN) bằng đường dây tải điện một pha Nếu điện áp truyền đi là u thì ở KCN phải lắp

một máy hạ áp lý tưởng với tỉ số 18/1 để đáp ứng 12/13 nhu cầu điện năng của KCN Nếumuốn cung cấp đủ điện năng cho KCN thì điện áp truyền đi phải là 2U, khi đó cần dùng máy hạ

áp lý tưởng với tỉ số như thế nào? Coi dòng điện luôn cùng pha với điện áp

Hướng dẫn

* Điện áp trên tải luôn là Utải:

U đưa lên I dây U sơ cấp P sơ cấp P thứ cấp

P '

k ' 39

Câu 358 Điện năng truyền đi từ một máy phát công suất không đổi theo đường dây một pha

với điện trở dây tải 30 Ω Biết điện áp hai đầu máy phát có giá trị hiệu dụng 600 V và lệch pha

200 so với cường độ dòng điện Điện áp hai đầu mạch tiêu thụ có giá trị hiệu dụng 500 V vàlệch pha 25° so với cường độ dòng điện Hiệu suất truyền tài và công suất máy phát có giá trịlần lượt là

0

20

  A

PHÁT TRIỂN Ý TƯỞNG BÀI TOÁN ỔN ÁP TRONG ĐỀ THỰC NGHIỆM CỦA BỘ

NĂM 2017

Bài toán tổng quát: Điện năng được truyền từ đường dây điện một pha có điện áp hiệu dụng

ổn định U vào nhà một hộ dân bằng đường dây tải điện có chất lượng kém Trong nhà của hộdân này, dùng một máy biến áp lý tưởng để duy trì điện áp hiệu dụng ở hai đầu ra luôn là U(gọi là máy ổn áp) Nếu công suất sử dụng điện trong nhà lần lượt là P1 và P2 thì tỉ số giữ điện

áp hiệu dụng ở đầu ra và điện áp hiệu dụng ở đầu vào (tỉ số tăng áp) của máy ổn áp lần lượt là

k1 và k2 Coi điện áp và cường độ dòng điện luôn cùng pha Tìm hệ thức liên hệ giữa P1, P2, k1

và k2

U

U / k U

U I

P k U

Câu 359 Điện năng được truyền từ đường dây điện một pha có điện áp hiệu dụng ôn định 220

V vào nhà một hộ dân bằng đường dây tải điện có chất lượng kém Trong nhà của hộ dân này,dùng một máy biên áp lí tưởng để duy trì điện áp hiệu dụng ở đầu ra luôn là 220 V (gọi là máy

ổn áp) Máy ổn áp này chỉ hoạt động khi điện áp hiệu dụng ở đầu vào lớn hơn 110 V Tính toáncho thấy, nếu công suất sử dụng điện trong nhà là 1,1 kW thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở đầu

ra và điện áp hiệu dụng ở đâu vào (tỉ số tăng áp) của máy ổn áp là 1,1 Coi điện áp và cường độ

dòng điện luôn cùng pha Nếu công suất sử dụng điện trong nhà là 2,2 kW thì tỉ số tăng áp của

U I

P k U

2

2 2

Câu 360 Điện năng được truyền từ đường dây điện một pha có điện áp hiệu dụng ổn định U

vào nhà một hộ dân bằng đường dây tải điện có chất lượng kém Trong nhà của hộ dân này,dùng một máy biến áp lí tưởng để duy trì điện áp hiệu dụng ở đầu ra luôn là U (gọi là máy ổnáp) Máy ổn áp này chỉ hoạt động khi điện áp hiệu dụng ở đầu vào lớn hơn 0,65U Tính toáncho thấy, nếu công suất sử dụng điện trong nhà là P thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở đầu ra vađiện áp hiệu dụng ở đầu vào (tỉ số tăng áp) của máy ổn áp là 1,15 Coi điện áp và cựờng độ

dòng điện luôn cùng pha Nếu công suất sử dụng điện trong nhà là 2P thì tỉ số tăng áp của máy

U I

P k U

2

2

23 k

2

23 1,15 1

Câu 361 Điện năng được truyền từ đường dây điện 1 pha có điện áp hiệu dụng ổn định U vào

nhà một hộ dân bằng đường dây tại điển có chất lượng kém Trong nhà của hộ dân này, dùngmột máy biến áp lí tưởng để duy trì điên áp hiệu dụng ở đầu ra luôn là U (gọi là máy ổn áp).Tính toán cho thấy, nếu công suẩt sử dụng điện trong nhà là P thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ởđầu ra và điện áp hiệu dụng ở đầu vào (tỉ số tăng áp) của máy ổn áp là 1,2 Coi điện áp và

cựờng độ dòng điện luôn cùng pha Nếu tỉ số tăng áp của máy ổn áp bằng 1,5 thì công suất sử

U I

P k U





Chọn C

Câu 362 Điên năng được truyền từ đưòưg dây điện một pha có điện áp hiệu dụng ổn định U

vào nhà một hộ dân bằng đường dây tải điện có chất lượng kém Trong nhà của hộ dân này,dùng một máy biến áp lí tưởng để duy trì điện áp hịẹu dụng ở đâu ra luôn là U (gọi là máy ổnáp) Nếu công suất sử dụng điện trong nhà lần lượt là P và 1,6P thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng

ở đầu ra và điện áp hiệu dụng ở đầu vào (tỉ số tăng áp) cùa máy ổ áp lần lượt là k và k + 0,3

Coi điện áp và cường độ dòng điện luôn cùng pha Giá trị k gần giá trị nào nhât sau đây?

* Từ

2

2 2 1 1 1

I

P k U

Câu 363 Đoan mạch AB gồm đoạn AM chứa hộp kín X nối

tiếp đoạn MB chứa hộp kín Y Các hộp kín chỉ chứa một

trong các phần tử: điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm có độ

tự cảm L và tụ điện có điện dung C Đặt vào hai đầu AB một

điện áp xoay chiều thì cường độ hiệu dụng chạy qua mạch là 2

A, điện áp tức thời trên AM (đường 1) và trên MB (đường 2)

phụ thuộc thời gian biểu diễn như hình vẽ Giá trị của X và Y

lần lượt là

0 300

300



t(ms) 20

(1) (2) U(V)

Câu 364 Đăt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB

mắc nối tiếp theo thứ tự gồm đoạn AM chứa cuộn cảm thuần

có độ tự cảm L nối tiếp với điện trở R và đoạn MB chứa tụ điện

có điện dung C Hình vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của điện

áp tức thời trên AB (đường 1) và trên AM (đường 2) Nếu

cường độ hiệu dụng qua mạch là 1 A thì L bằng

A 0,5/π H B 1,5/π H C 1,0/π H D 0,5 3 H

t(ms) (2) (1)

Câu 365 Đăt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đa AB gồm

đoạn AM (chứa tụ điện có điện dung C = 0,4/π tiếp với điện

trở R) và đoạn MB chứa cuộn dây cảm Đồ thị phụ thuộc thời

gian của điện áp tức thời trên đoạn AM và MB như hình vẽ

lần lượt là đường (1) và đường (2) Lúc t = 0, dòng điện có

giá trị bằng giá trị hiệu dụng và đang giảm Công suất tiêu thụ

(Thi thử chuyên Thái Bình)

Hướng dẫn

* Tính T 4.10 ms     0,04 s    50   Z C  50 

* Từ đồ thị kết hơp với giản đồ véc tơ suy ra: R r Z   L  Z C  50  và U C  50V

Câu 366 (4390087BT) Đặt điện áp xoay chiều tần số 50 Hz

vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn AM nối tiếp với đoạn

MB Đoạn AM chứa điện trở R = 90 Ω nối tiếp với tụ điện có

điện dung C = 1/(9π) mF, đoạn MB chứa hộp kín X chi chứa 2

trong 3 phần tử nối tiếp (điện trở thuần R0, cuộn cảm thuần có

độ tự cảm L0, tụ điện có điện dung C0) Hình vẽ là đồ thị phụ

thuộc thời gian của điện áp trên đoạn AM (đường 2) và trên

đoạn MB (đường 1) Lấy90 3 156  Giá trị của các phần tử trong



(1) (2)

(Thi thử chuyên Hà Tĩnh)

Hướng dẫn

*Tính:Z C  90   R nên  RC   / 4

* Từ đồ thị nhận thấy U 0AM  3U 0MB  180V và uMB sớm hơn uAM là π/2    X / 4

 Mạch X chứa R0L0 sao cho R 0  Z L0  R / 3 30     L 0  95,5mH  Chọn B

Câu 367 Đăt điện áp u  U 2 cos 2 ft     u  (V) (U và  u không

đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp

gồm biến trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có

điện dung C Cố định f = f1 thay đổi R đến giá trị R1 thì công

suất mạch tiêu thụ cực đại và lúc này đồ thị phụ thuộc thời gian

của điện áp trên AB và trên tụ như hình vẽ Cố định R = R1

thay đổi f đến giá trị f2 thì mạch cộng hường Tìm f2



Câu 368 Mach điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB Đoạn

AM có một điện trở thuần 50 Ω và đoạn MB có một cuộn dây

không thuần cảm Đặt vào mạch AB một điện áp xoay chiều thì

đồ thị phụ thuộc thời gian của điện áp tức thời của hai đoạn

AM và MB biểu diễn như hình vẽ Cảm kháng của cuộn dây là:

A 12,5 2Ω B 12,5 3 Ω

C 12,5 6 D.25 6

t(s)

100 2 100 U(V)

Câu 369 Đăt điện áp u  U 2 cos 2 / T     u  (V) (U, T không đổi)

vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp theo đúng thứ tự gồm

đoạn AM chứa điện trở R, đoạn MN chứa cuộn cảm có độ tự

cảm L có điện trở r = R và đoạn NB chứa tụ điện có điện dung

C Đồ thị phụ thuộc thời gian của điện áp tức thời trên đoạn AN

(đường 1) và điện áp tức thời trên đoạn MB (đường 2) như hình

vẽ Tính hệ số công suất trên đoạn MN và U?

60



T / 2

(1) (2)

Hướng dẫn

* Vẽ giải đồ:

r MB

Câu 370 Đăt điện áp u U cos 2 t / T  0     u (V) (Uo, T và φu không

đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm đoạn AM

chứa điện trở R, đoạn MN chứa cuộn cảm có độ tự cảm L có

điện trở r = 0,5R và đoạn NB chứa tụ điện có điện dung C Đồ

thị phụ thuộc thời gian của điện áp tức thời trên đoạn AN

(đường 1) và trên đoạn MB (đường 2) như hình vẽ Giá tri U0

bằng?

100 0 100



u(V)

t(s)

(1) (2)

* Vẽ giản đồ:

r MB

Câu 371 Đoan mạch điện xoay chiều gồm các phần tử nối

tiếp AB (chỉ chứa điện trở, cuộn cảm, tụ điện), gồm ba đoạn

AM, MN và NB mắc nối tiếp nhau Trên hình vẽ là đồ thị phụ

thuộc thời gian của điện áp tức thời giữa hai đâu AB, AM,

MN tương ứng là đường (1), đường (2) và đường (3) Biết

cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i  2 cos     t / 4 

A Công suất tiêu thụ trên các đoạn mạch AM và MN lần lượt

2 MB

Câu 372 Điên áp xoay chiều u 100 2 cos 100 t       (V) vào hai

đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm đoạn AM chứa điện trở R nối

tiếp tụ điện có điện dung C và đoạn MB chứa cuộn cảm thuần

3 có độ tụcảm L Khóa K có điện trở vô cùng nhỏ mắc vào hai

đầu cuộn cảm Khi K mở hoặc đóng, thì đồ thị cường độ dòng

điện qua mạch theo thời gian tương ứng là im (đường 1) và iđ

(đường 2) được biểu diễn như hình bên Giá trị của R gần giá

trị nào nhất sau đây?

A 87 Ω B 41 Ω C 100 Ω D 71 Ω.

t(s) 0

3 3

 3



3 i(A)

Hướng dẫn

* Từ đồ thị nhận thấy iđ sớm hơn im là π/2 và tổng trở khi mở và đóng

2 2 d

2 2 d

2

Z 100 3

Với bài toán đóng mở khóa k làm mất L hoặc C chúng ta nên dùng phương pháp giản đồ véc

tơ nối đuôi liên quan đến tổng trở Cách này cỏ khả năng cơ động hơn, nếu tam giác AMB làtam giác vuông thì áp dụng hệ thức lượng cho tam giác vuông, nếu là tam giác thường thì áp

Câu 373 Điên áp xoay chiều u 120 2 cos 100 t       (V) vào hai

đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm đoạn AM chứa điện trở R nối

tiếp tụ điện có điện dung C và đoạn MB chứa cuộn cảm thuần

có độ tự cảm L Khóa K có điện trở vô cùng nhỏ mắc vào hai

đầu cuộn cảm Khi K mở hoặc đóng, thì đồ thị cường độ dòng

điện qua mạch theo thời gian tương ứng là im (đường 1) và iđ

(đường 2) được biểu diễn như hình bên Giá trị của R gần giá

trị nào nhất sau đây?

t(ms) (2)

(1) i(A)

0 2 4

2 2

Hướng dẫn

 A

Câu 374 Đặt hai điện áp giống hệt nhau u U cos t  0  (V) (U0, ω

không đổi) vào hai đầu đoạn mạch X và hai đầu đoạn mạch Y

với X, Y là các đoạn mạch chứa RLC mắc nối tiếp Đồ thị phụ

thuộc thời gian của dòng điện tức thời trên đoạn X (đường 1),

trên đoạn Y (đường 2) như hình vẽ Nếu đặt điện áp đó vào đoạn

mạch mắc nối tiếp X và Y thì cường độ hiệu dụng qua mạch gần

giá trị nào nhất sau đây?

1

 2

 3

Câu 375 (150229BT) Mach điện xoay chiều AB gồm

đoạn AM nối tiếp với đoạn MB Đoạn AM chứa tụ điện

có điện dung C = 0,04/π mF nối tiếp với điện trở R

Đoạn MB chứa cuộn dây có điện trở Trên hình vẽ,

đường 1 và đường 2 lần lượt là đồ thị phụ thuộc thời gian

của điện áp tức thời trên đoạn AM và MB Nếu tại thời

điểm t = 0, dòng điện tức thời cực đại thì công suất tiêu

thụ trên mạch AB là:

A 20 W B 100 W C 40 W D 50 W.

t(ms) u(V)

Câu 376 (150228BT) Đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai

đoạn mạch AM nối tiếp với MB Đoạn AM chứa tụ có điện

dung C = 0,2/π mF nối tiếp điện trở R, đoạn MB là cuộn dây

không thuần cảm Khi t = 0, dòng điện trong mạch có giá trị

0

thị điện áp tức thời uAM và uMB phụ thuộc thời gian t lần lượt

là đường 1 và 2 Tính công suât tiêu thụ cùa mạch

A 200W B 100W C 400W D 50W.

t(m s) (1)

(2) 0

200

200

 u(V)

Hướng dẫn