Đề ôn tập môn Vật lí 12 - Chương III: Dòng điện xoay chiều

Nội dung text: Đề ôn tập môn Vật lí 12 - Chương III: Dòng điện xoay chiều

1. CHƯƠNG III: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Tĩm lược lý thuyết 1. Khái niệm dịng xoay chiều -Dịng điện xoay chiều là dịng điện cĩ cường độ biến thiên tuần hồn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát: I (A) :cường độdòng điệncực đại 0 i I0. ctAos ( .) (i ) Trong đĩ: i(A) : cường độdòng điệntứcthời (rad) :pha ban đầucủacđdđ i 2. Điện áp xoay chiều ( Hiệu điện thế xoay chiều) -Hiệu điện thế điện xoay chiều là hiệu điện thế biến thiên theo thời gian với quy luật của hàm số sin hay cosin U (V ) :điện ápcực đại 0 u U0. ctVos ( .) (u ) . Trong đĩ: u(V ) :điện áptứcthời (rad) :pha ban đầucủa điện áp u 3. Nguyên tắc tạo ra dịng điện xoay chiều Làm: Cho khung dây dẫn phẳng cĩ N vịng ,diện tích S quay đều với vận tốc , xung quanh trục vuơng gĩc với với các đường sức từ của một từ trường đều cĩ cảm ứng từ B. n Các đại lượng tính được: φ + Từ thơng qua khung dây:  = NBScos(t + ) = 0cos(t + ); = nB, lúc t = 0.  B + Từ thơng cực đại qua khung dây: 0 = NBS. + Suất điện động trong khung dây: e = - ’ = NBSsin(t + ) = E0cos(t + - ). 2 + Suất điện động cực đại trong khung dây (cĩ N vịng dây) của máy phát điện: E0 = 0 = NBS. -Nếu dây khép kín cĩ điện trở R thì cường độ dịng cảm ứng trong mạch là: Đây là dịng điện xoay chiều. Kết luận: Nguyên tắc tạo ra dịng điện xoay chiều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. 4. Tác dụng nhiệt của dịng xoay chiều Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian t nếu cĩ dịng điện xoay chiều i(t) = I0cos(t + i) chạy qua là Q I 2 Q I2 R tR t 0 2 I 2 Cơng suất toả nhiệt trên R khi cĩ dịng điện xoay chiều chạy qua ; P I2 RR 0 2 5. Giá trị hiệu dụng của một số đại lượng Cường độ hiệu dụng của dịng điện xoay chiều là đại lượng cĩ giá trị bằng cường độ của một dịng điện khơng đổi sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, thì cơng suất tiêu thụ trong R bởi hai dịng điện là như nhau. Giá trị cực đại Giá trị hiệu dụng = 2 I U E I 0 U 0 E 0 2 2 2 II. CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG 1.Giá trị hiệu dụng, cơng suất, nhiệt lượng tỏa ra. Câu 1. Điện áp giữa hai cực một vơn kế xoay chiều là ucos 100 2 t 100 (V). Số chỉ của vơn kế này là A. 100V. B. 141V. C.70V. D. 50V. Câu 2. Cường độ dịng điện chạy qua một đoạn mạch cĩ biểu thức i = 2cos100πtπt (A). Cường độ hiệu dụng của dịng điện này là A. 2 . B. 1A. C. 22A. D. 2A. Câu 3. Dịng điện xoay chiều cĩ cường độ tức thời i = 4cos(100πt+π/6) (A) cĩ A. pha ban đầu là 600. B. tần số là 100 Hz. C. chu kì là 0,01 s. D. cường độ dịng điện cực đại là 4A. Câu 4. (THPTQG 2017).Một dịng điện chạy trong một đoạn mạch cĩ cường độ i = 4cos(2πft + π/2) (A) (f > 0). Đại lượng f được gọi là A. pha ban đầu của dịng điện. B. tần số của dịng điện. C. tần số gĩc của dịng điện. D. chu kì của dịng điện. Câu 5. (THPTQG 2017). Ở Việt Nam, mạng điện xoay chiều dân dụng cĩ tần số là A. 50π Hz. B. 100π Hz. C. 100 Hz. D. 50 Hz. Câu 6. (THPTQG2015). Đặt điện áp u = 200 2 cos100 t (V) vào hai đầu một điện trở thuần 100 . Cơng suất tiêu thụ của điện trở bằng A. 800 W B. 200 W C. 300 W D. 400 W. Câu 7. (ĐH-2014). Dịng điện cĩ cường độ it 2 2 cos100 (A) chạy qua điện trở thuần 100  . Trong 30s nhiệt lượng tỏa ra là A.12kJ. B.24kJ C.4243J D.8485J Câu 8. (THPTQG 2019). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch thì cơng suất tiêu thụ của đoạn mạch là 750W. Trong khoảng thời gian 6 giờ, điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ là A.4,5kW.h. B.4500kWh C.16,2kW.h D.16200kW.h
3. 2. Xác định suất điện động cảm ứng. Câu 9. (THPTQG 2017).Khi từ thơng qua một khung dây dẫn cĩ biểu thức   0 cos t thì trong 2 khung dây xuấthiện một suất điện động cảm ứng cĩ biểu thức e E0 cos( t ) . Biết Ф0, E0 và ω là các hằng số dương. Giá trị của là A. (rad) B.0 (rad). C. (rad) D. (rad) 2 2 Câu 10. (ĐH-2013). Một khunng dây dẫn dẹt hình chữ nhật cĩ diện tích bằng 60cm2, quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều cĩ vectơ mà ứng từ vuơng gĩc với trục quay và cĩ độ lớn 0,4T, Từ thơng cực đại gửi qua khung dây là A.1,2.10Wb 3 B. 4,8.10Wb 3 C. 2,4.10Wb 3 . D.0,6.10Wb 3 Câu 11. =1800 vịng/phút. Tại thời điểm t=0, véctơ pháp tuyến n của mặt phẳng khung dây hợp với ⃗⃗ một gĩc 300. Từ thơng cực đại gởi qua khung dây là 0,01Wb. Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là A.e = 0,6πcos(30πt – π/6) (V) B.e = 60cos(30πt + π/3)(V) C.e = 0,6πcos(60πt – π/3) (V). D.e = 0,6πcos(60πt) (V) Câu 12. (THPT QG 2017).Một khung dây dẫn phẳng, dẹt cĩ 200 vịng, mỗi vịng cĩ diện tích 600 cm2. Khung dây quay đều quanh trục nằm trong mặt phẳng khung, trong một từ trường đều cĩ vectơ cảm ứng từ vuơng gĩc với trục quay và cĩ độ lớn 4,5.10-2 T. Suất điện động e trong khung cĩ tần số 50 Hz. Chọn gốc thời gian lúc pháp tuyến của mặt phẳng khung cùng hướng với vectơ cảm ứng từ. Biểu thức của e là A. e = 119,9cos 100πt (V) B. e =169,6cos(l00πt-π/2) (V). C. e = 169,6cos100πt (V) D. e = 119,9cos(100πt – π/2) (V) 3. Giá trị tức thời u và i tại các thời điểm. Câu 13. (THPT QG 2017) Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch cĩ biểu thức là u 220 2 cos 100 t 4 (V) (t tính bắng s). Giá trị của u ở thời điểm t = 5 ms là A.-220 V B.110 2 V C. 220V. D. - V Câu 14. Biểu thức cường độ dịng điện trong mạch là it 4cos A 100 . Tại thời điểm t = 20,18s, 4 cường độ dịng điện trong mạch cĩ giá trị bằng A. 0A B. 22A. C.2A D.4A Câu 15. Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch cĩ biểu thức u = U0cos(2πt/T). Tính từ thời điểm t = 0 s, thì thời điểm lần thứ 2016 mà u = 0,5U0 và đang tăng là A. 12089.T/6 B. 12055.T/6 C. 12059.T/6 D. 12095.T/6. Câu 16. (ĐH-2010)Tại thời điểm t, điện áp ut 200 2 cos 100 / 2 (trong đĩ u tính bằng V, t tính bằng s) cĩ giá trị 100 2 (V) và đang giảm. Sau thời điểm đĩ 1/300 (s) điện áp này cĩ giá trị là A. -100 (V) B.100 3 (V) C. 100 2 (V). D.200(V) Câu 17. (Chuyên Vinh lần 1năm 2016). Dịng điện xoay chiều sử dụng ở Việt nam cĩ tần số 50 Hz. Tại t = 0, giá trị tức thời của dịng điện bằng 0. Trong giây đầu tiên, số lần giá trị tức thời của dịng điện bằng giá trị hiệu dụng của nĩ là
4. A. 25 lần B. 200 lần. C. 100 lần D. 50 lần 4. Thời gian đèn sáng và tắt. Câu 18. Đặt điện áp xoay chiều cĩ giá trị hiệu dụng 120V tần số 60Hz vào hai đầu một bĩng đèn huỳnh quang. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn khơng nhỏ hơn 602 V. Thời gian đèn sáng trong mỗi nữa chu kì là 1 1 1 1 A. s. B. s C. s D. s 180 90 160 240 Câu 19. Đặt điện áp xoay chiều cĩ giá trị hiệu dụng 120V tần số 60Hz vào hai đầu một bĩng đèn huỳnh quang. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn khơng nhỏ hơn 602 V. Thời gian đèn sáng trong mỗi giây chu kì là 1 2 4 1 A. s B. s. C. s D. s 3 3 3 4 100 Câu 20. Đặt vào hai đầu đèn ống điện áp xoay chiều ucost 220 2 (V) . Biết đèn chỉ sáng khi 32 điện áp tức thời cĩ độ lớn khơng nhỏ hơn 1102 V. Kể từ t = 0, thời điểm đèn sáng lần thứ 2018 là A.60,505s B.60,515s. C.30,275s D.30,265s LUYỆN TẬP Câu 1. Suất điện động cảm ứng do máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra cĩ biểu thức e 220 2 cos(100 t 0,25 )(V) . Giá trị cực đại của suất điện động này là A. 220 2 V. B.110 2 V. C. 110V. D. 220V. Câu 2. ( ĐH – 2014). Điện áp ucos 141 2 t 100 (V). Cĩ giá trị hiệu dụng bằng A. 141V. B. 200V. C. 100V. D. 282V. Câu 3. Dịng điện xoay chiều icos 5 2 t 100 (A) chạy qua một ampe kế. Tần số của dịng điện và số chỉ của ampe kế là A. 100 Hz và 5A. B. 50 Hz và 5A. C. 50 Hz và 55. D. 100 Hz và 52A. Câu 4. Suất điện động cảm ứng do một máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra cĩ biểu thức e 200 2 cos 100 t V). Chu kì cùa suất điện động này là 3 A. 0,02 s. B. 314 s. C. 50 s. D. 0,01 s. Câu 5. Điện áp giữa hai đầu một mạch điện: u = 200cos100πt (V). Biết rằng cường độ hiệu dụng là 5 A và dịng điện tức thời trễ pha so vớị u. Biểu thức của cường độ dịng điện tức thời là 2 A.i 5 2 cos 100 t A . B.i 5 2 cos 100 t A . 2 C.i 5 cos 100 t A . D.i 5 cos 100 t A . 2 Câu 6. Một vịng dây cĩ diện tích 100cm2 và điện trở 0,5Ω quay đều với tốc độ 100π (rad/s) trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ 0,1T. Nhiệt lượng tỏa ra trong vịng dây khi nĩ quay được 1000 vịng là? A. 15J. B. 20J. C. 2J. D. 0,5J. Câu 7. (Chuyên Vinh 2017- 2018).Một vịng dây kín cĩ tiết diện S =100 cm2 và điện trở R = 0, 314Ω được đặt trong một từ trường đều cảm ứng từ cĩ độ lớn B = 0,1 T. Cho vịng dây quay đều với vận tốc gĩc ω =100 rad/s quanh một trục nằm trong mặt phẳng vịng dây và vuơng gĩc với đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trên vịng dây khi nĩ quay được 1000 vịng là A.0,10 J. B.1,00 J. C.0,51 J. D.3,14 J.
5. Câu 8. Cho mạng điện gồm hai đèn mắc song song, đèn thứ nhất cĩ ghi 220 V - 100 W ; đèn thứ hai cĩ ghi 220 V - 150 W.Các đèn đều sáng bình thường. Cơng suất cực đại của các đèn và điện năng tiêu thụ (trung bình) của mạng điện đĩ trong một tháng lần lượt là A.250W và 180kWh. B. 180W và 250kWh. C.150W và 108kWh. D.100W và 72kWh. Câu 9. Một khung dây dẫn cĩ diện tích S = 50cm2 gồm 150 vịng dây quay đều với vận tốc 3000 vịng/phút trong một từ trường đều cĩ cảm ứng từ B vuơng gĩc trục quay của khung và cĩ độ lớn B = 0,002 T. Suất điện động cực đại của suất điện động xuất hiện trong khung bằng A.0,47V. B.0,52V. C.0,62V. D.0,8V. Câu 10. Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 500 vịng dây, diện tích mỗi vịng dây là 53,5cm2, quay đều với tốc độ gĩc là 3000 vịng/phút quanh trục xx’ trong một từ trường đều cĩ B = 0,02 T và đường cảm ứng từ vuơng gĩc với trục quay xx’. Suất điện động cực đại của suất điện động xuất hiện trong khung bằng A.12,5V. B.8,6V. C.9,6V. D.16,8V. Câu 11. (ĐH 2011). Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ gĩc  quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều cĩ vectơ cảm ứng từ vuơng gĩc với trục quay của khung. Suất điện động cảm ứng trong khung cĩ biểu thức e = E0cos(t + ).Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng 2 khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một gĩc bằng A. 450. B. 1800. C. 900. D. 1500. Câu 12. (CĐ 2011). Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m2, gồm 200 vịng dây quay đều với tốc độ 20 vịng/s quanh một trục cố định trong một từ trường đều. Biết trục quay là trục đối xứng nằm trong mặt phẳng khung và vuơng gĩc với phương của từ trường. Suất điện động hiệu dụng xuất hiện trong khung cĩ độ lớn bằng 222 V. Cảm ứng từ cĩ độ lớn bằng A. 0,50 T. B. 0,60 T. C. 0,45 T. D. 0,40 T. Câu 13. (ĐH-2010).một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật cĩ 500 vịng dây, diện tích mỗi vịng 500 cm2. Khung dây quay quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều cĩ vectơ cảm ứng từ vuơng gĩc với trục quay và cĩ độ lớn 0,2T. từ thơng cực đại của khung là. A.8Wb. B.7Wb. C.5Wb. D.6Wb. Câu 14. Một khung dây dẫn phẳng quay đều quanh một trục cố định trong một từ trường đều. Trục quay nằm trong mặt phẳng khung dây và vuơng gĩc với các đường sức từ trường. Suất điện động cảm ứng cực đại trong khung và từ thơng cực đại qua diện tích của khung lần lượt là E0 và Φ0. Tốc độ gĩc quay của khung là E0 0 1 A. E00. B. . C. . D. . 0 E0 00E Câu 15. Một khung dây quay đều trong từ trường B vuơng gĩc với trục quay của khung với tốc độ n Câu 16. Một khung dây dẫn phẳng dẹt quay đều quanh trục nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều cĩ vectơ cảm ứng từ vuơng gĩc với trục quay . Từ thơng cực đại qua diện tích khung dây bằng 11 6 Wb , tại thời điêm t, từ thơng diện tích khung dây và suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung cĩ độ 6 11 6 lớn bằng Wb và 110 2 V . Tần số của suất điện động xuất hiện trong khung là 12 A.20Hz. B.15Hz. C.100Hz. D.50Hz. Câu 17. Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch cĩ biểu thức u = U0cos(2πt/T). Tính từ thời điểm t = 0 s, thì thời điểm lần thứ 2010 mà u = 0,5U0 và đang giảm là A. 6031.T/6. B. 12055.T/6. C. 12059.T/6. D. 6025.T/6. Câu 18. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = U0cos100πt (V). Trong chu kì thứ 3 của dịng điện, các thời điểm điện áp tức thời u cĩ giá trị bằng điện áp hiệu dụng là A. 0,0625 s và 0,0675s. B. 0,0225 s và 0,0275 s. C. 0,0025 s và 0,0075 s. D. 0,0425 s và 0,0575s.
6. Câu 19. Dịng điện xoay chiều qua một đoạn mạch cĩ biểu thức i It0 cos 100 (A) (t đo bằng giây). 3 I Thời điểm thứ 2009 cường độ dịng điện tức thời i 0 là 2 A. t = 12049/1440 (s). B. t = 24097/14400 (s). C. t = 24113/1440 (s). D. t = 22049/1440 (s). Câu 20. Dịng điện chạy qua một đoạn mạch cĩ biểu thức it 4cos120 (A), t đo bằng giây. Tại thời điểm t1 nào đĩ, dịng điện cĩ cường độ 23(A). Đến thời điểm t = t1 + 1/240 (s), cường độ dịng điện bằng A. 2 (A) hoặc –2 (A). B. 2 (A) hoặc 2 (A). C. – 3 (A) hoặc 2 (A). D. 3 (A) hoặc –2(A). Câu 21. Dịng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch cĩ dạng it 2cos100 (A). Số lần dịng điện đổi chiều trong 10 s là A. 1000. B. 999. C. 500. D. 499. Câu 22. (CĐ 2013). Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch là u = 160 cos(100 t) V (t tính bằng giây). Tại thời điểm t1, điện áp ở hai đầu đoạn mạch cĩ giá trị là 80 V và đang giảm, đến thời điểm t2 = t1 + 0,015 s, điện áp ở hai đầu đoạn mạch cĩ giá trị bằng A. 403 V. B.803 V. C. 40V. D. 80V. Câu 23. Một đèn ống sử dụng điện áp xoay chiều cĩ giá trị hiệu dụng 220V. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn khơng nhỏ hơn 155V. Tỷ số giữa khoảng thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong 1 chu kì là A.0,5. B.2. C. 2 . D.3. Câu 24. Đặt vào hai đầu đèn ống điện áp xoay chiều u = 250cos(100πt + π)V. Biết đèn chỉ sáng khi điện áp tức thời cĩ độ lớn khơng nhỏ hơn 125 2 V. Kể từ t = 0, thời điểm đèn tắt lần thứ 2016 là A.20,1525s. B.10,0675s. C.20,1475s. D.10,0725s.