40 bài tập Dòng điện xoay chiều có lời giải chi tiết luyện thi THPTQG mức độ Vận dụng cao

40 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Mức độ 4: Vận Dụng Cao (Có lời giải chi tiết)

 

Câu 1: Đặt điện áp \(u = 180\sqrt 2 \cos \omega t\left( V \right)\) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp đoạn mạch MB. Đoạn mạch AM có điện trở thuần R, đoạn mạch MB có cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch AM và độ lớn góc lệch pha của cường độ dòng điện so

với điện áp u khi L = L₁ là U và φ₁, còn khi L = L₂ thì tương ứng là Hệ số công suất của mạch khi L = L₁ là

A. 0,33                       B. 0,86                         

C. 0,5                                     D. 0,71

Câu 2: Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất truyền tải là 75%. Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây và không vượt quá 40%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng 25% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính đường dây đó là

A. 65,8%                    B. 79,2%                      

C. 62,5%                                D. 87,7%

Câu 3: Cho dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch AB có sơ đồ như hình bên, trong đó L là cuộn cảm thuần và X là đoạn mạch xoay chiều. Khi đó, điện áp giữa hai đầu các đoạn mạch AN và MB có biểu thức lần lượt  \({u_{AN}} = 30\sqrt 2 \cos \omega t\left( V \right);{u_{MB}} = 40\sqrt 2 \cos \left( {\omega t - \frac{\pi }{2}} \right)\left( V \right)\). Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch AB có giá trị nhỏ nhất là

A. 170 V.                   B. 212 V.                     

C. 127 V.                               D. 255 V.

Câu 4: Điện áp xoay chiều \(u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\)  vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở \(R = 24\Omega \) , tụ điện và cuộn cảm thuần mắc nối tiếp (hình H₁). Ban đầu khóa K đóng, sau đó khóa K mở. Hình H₂ là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện i trong đoạn mạch vào thời gian t. Giá trị của U₀ gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 170V.                    B. 212V.                      

C. 127V.                                D. 255V.

Câu 5: Một đoạn mạch AB gồm đoạn AM và đoạn MB mắc nối tiếp, đoạn AM gồm cuộn dây có điện trở thuần, đoạn MB chứa điện trở thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều \({u_{AB}} = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\)  thì đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu đoạn AM và MB vào thời gian như hình vẽ. Lúc điện áp tức thời \({u_{MB}} = - 60V\)  và đang tăng thì tỉ số \({u_{AB}}/{U_0}\)  gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 0,45                       B. 0,35                         

C. 0,25                                 D. 0,65

Câu 6: Cho macḥ điêṇ xoay chiều RLC nối tiếp (L thuần cảm) có tần số f thay đổi được. Khi f = f₀ thì hiệu điện thế trên điện trở U_R = U_Rmax, khi f = f₂ thì hiệu điện thế trên cuộn cảm \({U_L} = {U_{L\max }}\) , khi  \(f = {f_3}\) thì hiệu điện thế trên tụ điện \({U_C} = {U_{C\max }}\) . Hệ thức đúng là

A.   \({f_1}{f_2} = f_3^2\)            B.      \({f_2}{f_3} = f_1^2\)           

C.    \({f_1}{f_3} = f_2^2\)                       D.  \({f_1} + {f_2} = 2{f_3}\)

Câu 7: Đặt điện áp \(u = 200\cos \omega t\left( V \right)\) (ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở R và tụ điện có điện dung C, với CR²<2L. Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm lần lượt là U_C, U_L phụ thuộc vào ω, chúng được biểu diễn bằng các đồ thị như hình vẽ bên, tương ứng với các đường U_C, U_L. Giá trị của U_M trong đồ thị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 175 V                    B. 165 V                      

C. 125 V                                D. 230 V

Câu 8: Đặt điện áp \(u = {U_0}\cos 100\pi t\left( V \right)\)  (t tính bằng s) vào đoạn mạch gồm cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp. Cuộn dây có \(L = \frac{{1,5}}{\pi }H;r = 50\sqrt 3 \Omega ;C = \frac{{{{10}^{ - 4}}}}{\pi }F\) . Tại thời điểm t1 , điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn dây có giá trị 150V, đến thời điểm \({t_1} + \frac{1}{{75}}s\)  thì điện áp giữa hai đầu tụ điện cũng bằng 150V. Giá trị của U_o bằng

A.  \(150\sqrt 3 V\)               B.  \(100\sqrt 3 V\)                 

C.    \(300V\)                             D.  \(150V\)

Câu 9: Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C và cuộn dây có độ tự cảm L mắc nối tiếp theo thứ tự đó. Biết tụ điện có điện dung C có thể thay đổi được, điện áp hai đầu mạch thì mạch tiêu thụ công suất cực đại P_max= 93,75 W. Khi thì điện áp hiệu dụng trên hai đầu đoạn mạch chứa điện trở thuần và tụ điện (u_RC) và cuộn dây (u_d) vuông pha với nhau, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây khi đó là:

A. 75V.                      B. 120V.                      

C. 90V.                                  D.  \(75\sqrt 2 V.\)

Câu 10: Điện năng được truyền từ nơi phát đến một xưởng sản xuất bằng đường dây một pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Ban đầu xưởng sản xuất này có 90 máy hoạt động, vì muốn mở rộng quy mô sản xuất nên xưởng đã nhập thêm về 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 năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các máy hoạt động (kể cả các máy mới nhập các máy mới nhập về) đều như nhau và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng 1. Nếu giữ nguyên điện áp nới phát thì số máy hoạt động đã được nhập về thêm là:

A. 100                        B. 70                             C. 50                                      D. 160

Câu 11: Cho mạch điện như hình vẽ: X, Y là hai hộp, mỗi hộp chỉ chứa 2 trong 3 phần tử: điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Ampe kế có điện trở rất nhỏ, các vôn kế có điện trở rất lớn. Các vôn kế và ampe kế đo được cả dòng điện xoay chiều và một chiều. Ban đầu mắc hai điểm N, D vào hai cực của một nguồn điện không đổi thì V₂ chỉ 45 V, ampe kế chỉ 1,5 A. Sau đó mắc M, D vào nguồn điện xoay chiều có điện áp u = 120cos100πt V thì ampe kế chỉ 1 A, hai vôn kế chỉ cùng một giá trị và u_MN lệch pha 0,5π so với u_ND. Khi thay tụ C trong mạch bằng tụ C’ thì số chỉ vôn kế V₁ lớn nhất U_1max. Giá trị U_Imax gần giá trị nào nhất sau đây?

A. 90 V.                     B. 75 V                        

C. 120 V.                               D. 105 V

Câu 12: Đặt điện áp \(u = 200\cos \omega t\left( V \right)\) ( ω  thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở R và tụ điện có điện dung C, với \(C{R^2} < 2L\) . Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm lần lượt là \({U_C},{U_L}\)  phụ thuộc vào ω  , chúng được biểu diễn bằng các đồ thị như hình vẽ bên, tương ứng với các đường \({U_C},{U_L}\) . Giá trị của \({U_M}\)  trong đồ thị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 160 V                    B. 170 V                      

C. 120 V                                D. 230 V

Câu 13: Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều có đồ thị điện áp tức thời phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Trong đó điện áp cực đại U₀ và chu kì dòng điện không thay đổi. Khi đóng và mở khóa K thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Giá trị của I₀ là

A.    \(3\sqrt 3 A\)                 B.     3A                       

C.      \(1,5\sqrt 3 A\)                        D.  \(2\sqrt 3 A\)

...

---Xem tiếp nội dung câu 14-40 ở phần xem online hoặc tải về máy tính---

HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT

 

1.A	2.C	3.D	4.C	5.D	6.B	7.B	8.B
9.B	10.B	11.A	12.A	13.B	14.D	15.D	16.C
17.A	18.D	19.C	20.C	21.B	22.A	23.C	24.D
25.B	26.D	27.D	28.A	29.B	30.A	31.C	32A.

 

Câu 1: Đáp án A

Phương pháp: Ta có:

Khi L = L₁ thì U_AM1 = U_R1 = U

Khi L = L₂ thì  \({U_{AM2}} = {U_{R2}} = \sqrt 8 U\)

 \(\begin{array}{l} {\varphi _1} + {\varphi _2} = \frac{\pi }{2}\\ \to \tan {\varphi _1}\tan {\varphi _2} = - 1\\ \to \frac{{{Z_{L1}} - {Z_{C1}}}}{R}.\frac{{{Z_{L1}} - {Z_{C1}}}}{R} = - 1\left( 1 \right) \end{array}\)

Mặt khác: ta có:

\(\begin{array}{l} \frac{{{U_{R1}}}}{{{U_{R2}}}} = \frac{1}{{\sqrt 8 }}\\ \to {I_2} = \sqrt 8 {I_1} \to {Z_1} = \sqrt 8 {Z_2}\\ \leftrightarrow \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}} = \sqrt 8 \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}^2}} \\ \leftrightarrow {\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)^2} - 7{R^2} - 8{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)^2} = 0\left( 2 \right) \end{array}\)

Chia cả hai vế của (2) cho (Z_L2 - Z_C) kết hợp với (1), Ta được:

\(\begin{array}{l}\frac{{{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}}}{{{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}^2}}} - 7\frac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} - 8 = 0\\ \to \left[ \begin{array}{l} \frac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = 1\left( {Loai} \right)\\ \frac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = - 8 \end{array} \right.\\ \frac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = - 8\\ \to - \frac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{8} = \left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)\\ (1) \Rightarrow {\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)^2} = 8{R^2} \end{array}\)

Hệ số công suất của mạch khi L=L:

\(\begin{array}{l} \cos {\varphi _1} = \frac{R}{{{Z_1}}} = \frac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}} }}\\ = \frac{R}{{3R}} = \frac{1}{3} \end{array}\)

 Chọn A

Câu 2:

Phương pháp: Công suất hao phí trên đường dây \(\Delta P = \frac{{{P^2}R}}{{{U^2}{{\cos }^2}\varphi }} = {P^2}x\,(x = \frac{R}{{{U^2}{{\cos }^2}\varphi }}\)  không đổi)

Cách giải:

Ban đầu:

\(\frac{{\Delta P}}{P} = Px = 1 - H = 1 - 0,75 = 0,25\)

Sau khi công suất sử dụng tăng lên 25%:

\(\begin{array}{l} P' - \Delta P' = 1,25\left( {P - \Delta P} \right) = 0,9375P\\ \to P' - {P^2}\\ x = 0,937P \to \frac{{P'}}{P} - {P^2}\\ P\frac{{0,25}}{P} = 0,9375 \end{array}\)

Đặt P’/P = m, ta có:  

\(k - 0,25{k^2} = 0,9375 \to \left[ \begin{array}{l} k = 2,5\\ k = 1,5 \end{array} \right.\)

Với k = 2,5

\(\begin{array}{l} \Rightarrow H = 1 - \frac{{\Delta P'}}{{P'}} = 1 - P'x\\ = 1 - 2,5Px = 0,375 = 37,5\% \end{array}\)

 (loại vì hao phí không quá 40%)

Với k = 1,5  

\(\begin{array}{l} \Rightarrow H = 1 - \frac{{\Delta P'}}{{P'}} = 1 - P'x\\ = 1 - 1,5Px = 0,625 = 62,5\% \end{array}\)

Chọn C

(loại vì hao phí không quá 40%)

...

---Để xem tiếp nội dung phần Hướng dẫn giải chi tiết, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung 40 bài tập Dòng điện xoay chiều có lời giải chi tiết luyện thi THPTQG mức độ Vận dụng cao năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Tổng hợp chuyên đề lý thuyết Dao động cơ học 2018

• Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !