Tài liệu Dòng điện xoay chiều ltđt vật lý ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA & LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG 247 ĐINH TIÊN HOÀNG – TP BMT TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Tài liệu lưu hành nội bộ Thay đổi L để UL cực đại:  ZL  R2  ZC2 ZC  ZL2  Z2  ZC ZL  U  URC U UL UR URC I UC MỤC LỤC BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU.................................................................. 2 BÀI 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỨA MỘT PHẦN TỬ........................................................ 8 BÀI 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU R, L, C NỐI TIẾP ............................................................... 19 1. LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP .......................................... 21 2. VIẾT BIỂU THỨC ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN ..................................... 24 3. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG. BÀI TOÁN Z1=Z2 .................................................... 29 4. ĐỘ LỆCH PHA ......................................................................................................... 31 III. BÀI TẬP VẬN DỤNG ................................................................................................ 32 1. LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP .......................................... 32 2. VIẾT BIỂU THỨC HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN......................... 34 3. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG. BÀI TOÁN Z1=Z2 .................................................... 37 4. ĐỘ LỆCH PHA ......................................................................................................... 38 BÀI TẬP TỔNG HỢP ........................................................................................................... 39 BÀI 4: CÔNG SUẤT – CỰC TRỊ CÔNG SUẤT ........................................................................ 53 I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT ............................................................................................... 53 II. CÁC VÍ DỤ ................................................................................................................... 53 III. BÀI TẬP THỰC HÀNH ............................................................................................. 55 BÀI 5: CỰC TRỊ HIỆU ĐIỆN THẾ ............................................................................................ 63 DẠNG 1: THAY ĐỔI L ĐỂ  U L max ................................................................................... 64 DẠNG 2: THAY ĐỔI C ĐỂ  U C max ................................................................................... 70 DẠNG 3: THAY ĐỔI ω ĐỂ  U L max .................................................................................. 83 DẠNG 4: THAY ĐỔI ω ĐỂ  U C max .................................................................................. 84 BÀI TẬP TỔNG HỢP ........................................................................................................ 89 BÀI 6: ÔN TẬP VỀ CÁCH VẼ GIẢN ĐỒ VECTƠ..................................................................... 97 BÀI 7: MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN ĐI XA ............................................................. 110 BÀI 8: MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐỘNG CƠ ĐIỆN .......................................................................... 116 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Nhắc lại về hàm số biến thiên điều hòa M0 x  A cos(t   )  -A  x  A φ -A x0 A x O 2. Định nghĩa  Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian: i  I0 cos(t  i )  i: cường độ dòng điện tức thời (A)  I0: cường độ dòng điện cực đại (A)  ω: tần số góc của i (rad/s) 2   2 f T  Tương tự, hiệu điện thế xoay chiều: u  U0 cos(t  u ) 3. Các giá trị hiệu dụng  Công suất tỏa nhiệt: cho dòng điện xoay chiều i  I0 cos(t  i ) qua điện trở R.  Công suất tức thời: P  Ri 2  RI02 cos2 (t   )  RI02 cos(2t  2 )  1 2  Công suất trung bình: Nhiệt lượng tỏa ra trên R trong thời gian dt: dQ=P.dt Xét nhiệt lượng tỏa ra trên R trong một chu kỳ (kể từ t=0) T Q   idt  0 T RI02 T RI02  1 RI02 2  cos(2  t  2  )  1 dt  sin(2 t  2  )  t  .T     2 0  2  2 T 2 0 I Q Q RI02    RI 2 ,víi I= 0 t T 2 2 Thực tế ta chỉ xét tác dụng nhiệt của dòng điện xoay chiều với các khoảng thời gian lớn hơn rất nhiều chu kỳ dao động. Một cách gần đúng, người ta xem khoảng thời gian đó là bội số nguyên lần của chu kỳ, và P cũng là công suất trung bình trong khoảng thời gian bất kỳ, gọi là công suất.  Cường độ hiệu dụng I của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện đó là như nhau. I U I  0 vµ U= 0 2 2 4. Điện lượng chuyển qua mạch q dq Theo định nghĩa cường độ dòng điện: i  lim   dq=idt t 0 t dt Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2, điện lượng chuyển qua tiết điện ngang của dây dẫn là: công suất trung bình trong một chu kỳ: P  t2 q   idt t1 II. CÁC VÍ DỤ 1. HÀM ĐIỀU HÒA – VÒNG LƯỢNG GIÁC Câu 3. Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  I0 cos(100 t   6 ) A . Những thời điểm cường độ dòng điện có giá trị bằng 0 là: Trang 2 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT 1 k  s, víi k=0,1,2,.. 300 100 1 k C. t   s, víi k=0,1,2,.. 400 100 Hướng dẫn: Cách 1: Giải phương trình lượng giác 1 k  s, víi k=1,2,3,.. 300 100 1 k D. t   s, víi k=0,1,2,.. 600 100 A. t  i  I0 cos(100 t   6 ) =0  100 t  B. t      k  t  1 k  300 100 6 2 1 k 1 §Ó t  0    0  k    k  0,1,2,...  Đáp án A. 300 100 3 Cách 2: Ứng dụng mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòA. (Vẽ vòng tròn lượng giác như ở chương 1. HS tự giải). Câu 4. Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  2cos100 t A . Trong một giây dòng điện đổi chiều A.100 lần B. 50 lần C.110 lần D. 90 lần Hướng dẫn: Đối với dòng điện xoay chiều, chiều dòng điện luôn thay đổi. Người ta chọn một trong hai chiều đó là chiều dương, thì i>0 khi dòng điện đi theo chiều dương đã chọn, i<0 khi dòng điện đi ngược chiều -I0 I0 dương. Như vậy, dòng điện đổi chiều khi i đổi dấu  i  0 . i O Trong một chu kỳ: i=0 hai lần. Số dao động trong 1s: f=50 Hz  i đổi chiều 100 lần trong 1s.  Đáp án A Câu 5. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U=110 2 V và tần số 50 Hz vào hai đầu một bóng đèn, biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế tức thời có độ lớn không nhỏ hơn 110 2 V. Thời gian đèn sáng trong một chu kỳ của hiệu điện thế là: 1 1 1 1 A. s B. C. D. s s s 150 100 75 50 Hướng dẫn: u  110 2 V U Đèn sáng  u  110 2 V=U= 0   3 2 2 u  110 2 V -220 220 ®i tõ 1 ®Õn 2  u  tr ªn vßng trßn:   12  34  2 ®i tõ 3 ®Õn 4  4 1 T T 2 1  t12  t34   t    s  Đáp án D. 4 2 2 100  Câu 6. Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  2 2 cos(100 t  ) A . Vào thời 6 1 điểm t  s thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch có giá trị 600 A.0,1 A và đang giảm B. 0,1 A và đang tăng C. 2 A và đang tăng D. 2 A và đang giảm Hướng dẫn: Cách 1: Hàm số i=f(t) đang tăng nếu có đạo hàm cấp 1 dương, giảm nếu có đạo hàm cấp 1 âm.  Ta có: i   2 2(100 )sin(100 t  ) A 6 t 1 1  3 s  i   2 2(100 )sin(100  ) A=-2 2.100 .  0  i đang giảm 600 600 6 2 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 3 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Cách 2: Tính pha dao động: pha =100 t   6 1 1   t s  pha = 100   600 600 6 3 I  i  0  2A vµ i ®ang gi¶m 2  Đáp án D. O i ĐIỆN LƯỢNG CHUYỂN QUA TIẾT ĐIỆN THẲNG CỦA DÂY DẪN Câu 7. Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  5 cos(100 t  chuyển qua mạch trong 1 C 50 Hướng dẫn: A. T 6 1 chu kỳ đầu tiên. 6 1 B. C 100 1 C 10 D. 2 ) A . Tính điện lượng 1 C 40 T 5  6 5 1 1 q   idt   5 cos(100 t  )dt  sin(100 t  )  .  C  Đáp án D 2 100 2 0 100 2 40 t1 0 t2  C.  III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. Dòng điện xoay chiều là dòng điện A.có tần số biến thiên điều hòa theo thời gian. B.có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian. C.có chiều biến thiên tuần hoàn theo thời gian. D.được cung cấp bởi bình ắc quy. Câu 2. Khái niện cường độ hiệu dụng của dòng điện được xây dựng trên cơ sở A.giá trị trung bình của dòng điện B.một nửa giá trị cực đại C.khả năng tỏa nhiệt so với dòng điện một chiều D.Hiệu của tần số và giá trị cực đại Câu 3. Đối với dòng điện xoay chiều, phát biểu nào sau đây đúng? A.Trong công nghiệp, có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện. B.Điện lượng chuyển qua một tiết điện thẳng dây dẫn trong một chu kỳ bằng 0. C.Điện lượng chuyển qua một tiết điện thẳng dây dẫn trong khoảng thời gian bất kỳ đều bằng 0. D.Công suất tỏa nhiệt tức thời có giá trị cực đại bằng 2 lần công suất tỏa nhiệt trung bình. Câu 4. Trong các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào có dùng giá trị hiệu dụng: A.hiệu điện thế B.chu kỳ C.tần số D.công suất Câu 5. Trong các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào không dùng giá trị hiệu dụng: A.hiệu điện thế B.cường độ dòng điện C.tần số D.suất điện động. Câu 6. Phát biểu nào sau đây đúng? A.Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng hóa học của dòng điện. B.Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện. C.Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng từ của dòng điện. D.Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng phát quang của dòng điện. Câu 7. Chọn câu trả lời sai: dòng điện xoay chiều A.gây ra tác dụng nhiệt trên điện trở. B.gây ra từ trường biến thiên. C.được dùng để mạ điện, đúc điện. D.có cường độ biến đổi theo thời gian. Câu 8. Tác dụng của dòng điện xoay chiều không phụ thuộc vào chiều của dòng điện là: A. nhiệt. B.hóA. C.từ. D.nhiệt và hóA. Câu 9. Dòng điện xoay chiều và dòng điện không đổi đều được sử dụng để A.mạ điện, đúc điện. B.nạp ắc quy. C.điện phân. D.đun nóng, thắp sáng. Trang 4 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT Câu 10. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức: u  220 2 cos100 t V . Hiệu điện thế hiệu dụng của đoạn mạch là: A.110 V B. 110 2 V C.220 V D. 220 2 V Câu 11. Phát biểu nào sau đây sai khi nói về hiệu điện thế hiệu dụng: A.được ghi trên các thiết bị sử dụng điện. B.được đo bằng vôn kế xoay chiều. C.có giá trị bằng giá trị cực đại chia 2 D.được đo bằng vôn kế khung quay. Câu 12. Nguồn xoay chiều có hiệu điện thế u  100 2 cos100 t V . Để thiết bị hoạt động tốt nhất thì giá trị định mức của thiết bị là: A.100 V B. 100 2 V D. 200 2 V C.200 V  Câu 13. Một dòng điện xoay chiều có cường độ: i  2 2 cos(100  t  ) A . Chọn phát biểu sai: 2 A.cường độ hiệu dụng I=2 A. B.tần số f=50 Hz.  C.tại thời điểm t=0,15s thì i đạt cực đại. D.pha ban đầu   . 2 Câu 14. Cường độ dòng điện trong mạch không phân nhánh có dạng: i  2 2 cos100 t A . Nếu dùng ampe kế nhiệt để đo cường độ dòng điện của mạch trên thì ampe kế chỉ giá trị bao nhiêu? A.I=4A B.I=2,83A C.I=2A D. I=1,41A Câu 15. Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức: u  100 2 cos100 t V . Đèn chỉ sáng khi u  100 V . Tính tỉ lệ thời gian đèn sáng – tối trong một chu kỳ. A.1:1 B.2:3 C.1:3 D. 3:2 Câu 16. Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức: u  100 2 cos100 t V . Đèn chỉ sáng khi u  100 V . Tính thời gian đèn sáng trong một chu kỳ. A. 1 s 100 B. 1 s 50 C. 1 s 150 D. 1 s 75 Câu 17. Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức: u  100 2 cos100 t V . Đèn chỉ sáng khi u  100 V . Tính thời gian đèn sáng trong một phút. A.20s B.30s C. 40s D. 45s Câu 18. Một bóng đèn điện chỉ sáng khi có u  100 2 V được gắn vào mạng điện có giá trị hiệu dụng là 200 V. Tìm tỉ lệ thời gian đèn tối và sáng trong một chu kỳ. A.1:1 B.2:1 C.1:2 D. 3:1 Câu 19. Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz. Biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế tức thời giữa hai cực của đèn có độ lớn không nhỏ hơn 155,56 V. ( 155,56  110 2 ). Trong một chu kỳ, thời gian đèn sáng là: 1 1 1 1 A. B. C. D. s s s s 100 50 75 20 Câu 20. Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số 50 Hz. Biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế tức thời giữa hai cực của đèn có độ lớn không nhỏ hơn 155,56 V. ( 155,56  110 2 ). Thời 4 gian đèn sáng trong 2s là s . Điện áp hiệu dụng ở hai đầu bóng đèn là: 3 A.220 V B. 220 3 V C. 220 2 V Câu 21. Biểu thức dòng điện trong mạch có dạng: i  4 cos(8 t  D. 200 V  ) A . Vào thời điểm t cường độ 6 dòng điện tức thời là 0,7 A. Hỏi sau đó 3s giá trị tức thời của cường độ dòng điện là bao nhiêu? A.-0,7 A B. 0,7 A C. 0,5 A D. 0,75 A GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 5 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU  Câu 22. Dòng điện xoay chiều có biểu thức: i  2 cos(100 t  ) A . Những thời điểm nào tại đó 3 cường độ tức thời có giá trị cực tiểu? 1 k 1 k A. t   B. t   s, k=1,2,3,..  s, k=0,1,2,.. 120 100 120 100 1 k 1 k C. t  D. t    s, k=1,2,3..  s, k=0,1,2,.. 120 100 120 100  Câu 23. Biểu thức dòng điện trong mạch có dạng: i  2 2 cos(100 t  ) A . Vào thời điểm t cường 6 độ dòng điện tức thời là 0,5 A. Hỏi sau đó 0,03s giá trị tức thời của cường độ dòng điện là bao nhiêu? A.0,5 A B. 0,4 A C. -0,5 A D. 1 A Câu 24. Biểu thức dòng điện trong mạch có dạng: i  2cos100 t A . Số lần cường độ tức thời có độ lớn i=1A trong 1s là: A.200 lần. B.400 lần. C. 100 lần. D. 50 lần. Câu 25. Biểu thức dòng điện trong mạch có dạng: i  4cos 20 t A . Vào thời điểm t1 cường độ dòng điện tức thời là i1= 0,5 A và đang giảm. Đến thời điểm t2=t1+0,025s thì cường độ dòng điện là A. 2 2 A B. 2 3 A C. 2 A D. -2 A Câu 26. Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  2 2 cos100 t A . Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang có cường độ tức thời 2 2 A thì sau đó ít nhất bao lâu dòng điện có cường độ tức thời 6 A ? 1 1 1 1 A. B. C. D. s s s s 120 150 600 300 Câu 27. Hai dòng điện xoay chiều i1, i2 có tần số lần lượt là f1=50 Hz và f2=100 Hz. Trong cùng một khoảng thời gian, số lần đổi chiều của A.dòng i1 gấp 2 lần dòng i2. B. dòng i1 gấp 4 lần dòng i2. C. dòng i2 gấp 2 lần dòng i1. D. dòng i2 gấp 4 lần dòng i1.  Câu 28. Thời điểm đầu tiên kể từ thời điểm ban đầu, dòng điện i  5 cos(100 t  ) A có giá trị 2,5 A 2 là: 1 1 1 1 A. B. C. D. s s s s 200 300 400 600 Câu 29. Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R  10  , nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút là 900kJ. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là: A.I0=0,22 A B. I0=0,32 A C. I0=7,07 A D. I0=10 A Câu 30. Điện trở của một bình nấu nước là R  400  . Đặt vào hai đầu bình một hiệu điện thế xoay chiều thì dòng điện qua bình là: i  2 2 cos100 t A . Sau 4 phút nước sôi. Bỏ qua mọi mất mát năng lượng. Nhiệt lượng cung cấp làm sôi nước là: A.6400J B. 576kJ C. 384kJ D. 768kJ Câu 31. Dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có biểu thức là: i  I0 cos(t   ) . Tính từ lúc t=0, điện lượng chuyển qua mạch trong A.  I0  B. 2I0  1 chu kỳ đầu tiên là: 4 I C. 0 2 D. 0  Câu 32. Dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có biểu thức là: i  I0 cos(t  ) . Tính từ lúc t=0, 2 1 điện lượng chuyển qua mạch trong chu kỳ đầu tiên là: 2 2I0 2I I I A. B. 0 C. 0 D. 0   2 2 Trang 6 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT Câu 33. Dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có biểu thức: i  2 cos(120 t   3 ) A . Tính từ lúc 1 chu kỳ đầu tiên là: 6 A. 3,25.103 C B. 4,03.103 C C. 2,53.103 C D. 3,05.103 C Câu 34. (ĐH 2007). Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức: i  I0 sin100 t . Trong khoảng t=0, điện lượng chuyển qua mạch trong thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm 1 2 1 2 1 3 1 5 A. B. C. D. s vµ s. s vµ s s vµ s s vµ s 300 300 500 500 600 600 400 400   Câu 35. (ĐH 2010). Tại thời điểm t, điện áp u  200 2 cos  100 t   , trong đó u tính bằng V, t 2  tính bằng s, có giá trị 100 2 V và đang giảm. Sau thời điểm đó 1 s , điện áp này có giá trị là 300 A.-100 V B. 100 3 V C. 100 2 V D. 200 V Câu 36. (CĐ 2011). Cho dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, chạy qua một đoạn mạch. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp cường độ dòng điện này bằng 0 là 1 1 1 1 A. B. C. D. s s s s 100 25 50 200 Câu 37. Vào cùng một thời điểm nào đó hai dòng điện xoay chiều i1  I0 cos(t  1) và i 2  I0 cos(t  2 ) có cùng giá trị tức thời 0,5 3I0 nhưng một dòng điện đang tăng, một dòng điện đang giảm. Hai dòng điện này lệch pha nhau  2  A. B. C.  D. 3 3 2 Câu 38. Vào cùng một thời điểm nào đó hai dòng điện xoay chiều i1  I0 cos(t  1) và i 2  I0 cos(t  2 ) có cùng giá trị tức thời 0,5I0 nhưng một dòng điện đang tăng, một dòng điện đang giảm. Hai dòng điện này lệch pha nhau  2  A. B. C.  D. 3 3 2 Câu 39. Vào cùng một thời điểm nào đó hai dòng điện xoay chiều i1  I0 cos(t  1) và i 2  I0 cos(t  2 ) có cùng giá trị tức thời 0,5 2I0 nhưng một dòng điện đang tăng, một dòng điện đang giảm. Kết luận nào sau đây là đúng? A.Hai dòng điện dao động cùng phA. B.Hai dòng điện dao động ngược phA. 0 C.Hai dòng điện dao động lệch pha nhau 120 . D.Hai dòng điện dao động vuông phA. Câu 40. Vào cùng một thời điểm nào đó điện áp xoay chiều trên hai phần tử nối tiếp có biểu thức lần lượt là: u1  U0 cos(t  1) và u2  U0 cos(t  2 ) có cùng giá trị tức thời 0,5 2U0 nhưng một điện áp đang tăng, một điện áp đang giảm. Hai điện áp này lệch pha nhau  2  A. B. C.  D. 3 3 2 Câu 41. (ĐH-2012)Đặt điện áp u = 400cos100t (u tính bằng V, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở thuần 50  mắc nối tiếp với đoạn mạch X. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch là 2 A. Biết ở thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu AB có giá trị 400V; ở thời điểm t  1 400 (s), cường độ dòng điện tức thời qua đoạn mạch bằng không và đang giảm. Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch X là A. 400 W. B. 200 W. C. 160 W. D. 100 W. GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 7 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 42. (CĐ 2013) Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch là u  160cos100 t (V ) (t tính bằng s). Tại thời điểm t1, điện áp ở hai đầu đoạn mạch có giá trị 80V và đang giảm. Đến thời điểm t2=t1+0,015s, điện áp ở hai đầu đoạn mạch có giá trị bằng : A. 80V B. 80 3 V C. 40 3 V D. 40V. Câu 43. (CĐ 2013) Cường độ dòng điện i  2 2 cos100  t( A) có giá trị hiệu dụng bằng : A. 2A 1B 11D 21B 31A 41B B. 2C 12A 22B 32B 42B 3B 13C 23C 33A 43A 2A C.2 2 A ĐÁP ÁN 5C 6B 15A 16A 25B 26A 35C 36C 4A 14C 24A 34D D. 1A 7C 17B 27B 37A 8A 18C 28D 38B 9D 19C 29D 39D 10C 20A 30C 40D BÀI 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỨA MỘT PHẦN TỬ I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Mạch chỉ có điện trở thuần R i a) Biểu thức: nếu i  I0 cos(t  i ) u u  U0 cos(t  i ) b) Định luật Ohm U U u I   I0  0  i  R R R Điện trở R cho cả dòng điện xoay chiều và dòng điện không đổi đi qua, và đều cản trở dòng điện. Công suất tỏa nhiệt (trung bình): P  RI 2 c) Giản đồ: u và i cùng phA. 2. Mạch chỉ có cuộn thuần cảm a) Biểu thức: nếu i  I0 cos(t  i ) i u  U0 cos(t  i   2 L u ) b) Định luật Ohm U U u  I0  0 nh-ng i  ZL ZL ZL Cảm kháng: ZL  L () . Cuộn dây thuần cảm cho cả dòng điện xoay chiều và dòng điện không đổi đi qua, chỉ cản trở dòng xoay chiều, không tiêu thụ công suất.  c) Giản đồ: u nhanh pha so với i. 2 I 3. Mạch chỉ có tụ điện a) Biểu thức: nếu i  I0 cos(t  i ) u  U0 cos(t  i   2 i ) C u b) Định luật Ohm I Trang 8 U U u  I0  0 nh-ng i  ZC ZC ZC GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT 1 () . Tụ điện ngăn cản dòng điện không đổi, chỉ cho dòng điện xoay C chiều đi qua và cản trở dòng điện xoay chiều, không tiêu thụ công suất.  c) Giản đồ: u chậm pha so với i. 2 Dung kháng: ZC  4. Hệ thức độc lập (hệ thức liên hệ giữa các giá trị tức thời, độc lập với thời gian) Đối với mạch chỉ có L, hoặc chỉ có C, hoặc có L và C nối tiếp  tổng quát: đối với hai dao động điều hòa vuông pha:  i2 i  2 cos (  t   )  cos(  t   )   i  I0 cos(t  i ) i i  I0 I02        2 u  U0 cos(t  i  )  U0 sin(t  i ) sin(t   )  u sin2 (t   )  u 2  i i   U0 U02   i 2 u2  1 I02 U02 II. CÁC VÍ DỤ 1. CÔNG THỨC ĐỊNH LUẬT OHM Ví dụ 1. Đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần L một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số f thay đổi. Khi f=60 Hz thì cường độ hiệu dụng qua L là 2,4 A. Để cường độ hiệu dụng qua L bằng 3,6 A thì tần số của dòng điện phải bằng A.75 Hz B. 40 Hz C.25 Hz D. 50 Hz Hướng dẫn: U U  I1  Z  2 f L I f I  L1 1  1  2  f2  1 f1  40 Hz  Đáp án B.  I2 f1 I2 I  U  U 2  ZL2 2 f2L Ví dụ 2. Một tụ điện khi mắc vào nguồn u  U 2 cos(100 t   ) V thì cường độ hiệu dụng qua mạch là 2 A. Nếu mắc tụ vào nguồn u  U cos(120 t  0,5 ) V thì cường độ hiệu dụng qua mạch là A. 1,2 2 A Hướng dẫn: B. 1,2 A C. 2A D. 3,5 A I  U1C1 I U U U.100  UC   1  1  1 1   I2  1,2 2 A  Đáp án A. U ZC I2 U22 I2  U2C2 .120 2 Ví dụ 3. Đoạn mạch điện xoay chiều tần số f1=60 Hz chỉ có một tụ điện. Nếu tần số là f2 thì dung kháng của tụ điện tăng thêm 20%. Tần số f2 là: A.72 Hz B. 50 Hz C.250 Hz D. 10 Hz Hướng dẫn: Z f f ZC 2  ZC1  0,2ZC1  1,2ZC1, C 2  1,2  1  f2  1  50 Hz  Đáp án B. ZC1 f2 1,2 I 2. QUAN HỆ GIỮA CÁC GIÁ TRỊ TỨC THỜI Ví dụ 4. (ĐH 2011). Đặt điện áp u  U 2 cos t 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 tụ điện là u và cường độ dòng điện qua nó là i. Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là u2 i 2 1 u2 i 2 u2 i 2 u2 i 2 1 A. 2  2  B. 2  2  1 C. 2  2  2 D. 2  2  4 2 U I U I U I U I GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 9 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Hướng dẫn: i 2 u2 i2 u2 i 2 u2   1    1    2  Đáp án C. I02 U02 I2 U2 (I 2)2 (U 2)2 Ví dụ 5. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần một điện áp xoay chiều u  U0 cos100 t 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 và i 2   3 A . Giá trị U0 là: A. 50 V B. 100 V C. 50 3 V D. 100 2 V Hướng dẫn:  i12 u12 1  1 1 1  2  2  1 2 2  2.2500 2  1  2  U0  I0 U0  I0  I0 4 I0  2 A  Đáp án B.     2    2 1 1 1 1 U  100 V i u  0   2  2  1 3  2500  1  2 2 I2 U 2  U02 10000 I U 0 0  0 0 Ví dụ 6. Đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,3 áp có giá trị tức thời 60 6 V thì dòng điện có giá trị tức thời  H một điện áp xoay chiều. Biết điện 2 A và khi điện áp có giá trị tức thời 60 2 V thì dòng điện có giá trị tức thời 6 A . Tần số của dòng điện là A. 120 Hz B. 50 Hz C. 100 Hz D. 60 Hz Hướng dẫn:  i12 u12 1  1 1 1  2  2  1 2 2  3600.6 2  1  2  I0  2 2 A U0  I0 U0  I0  I0 8      2    2  i 2  u2  1 6 1  3600.2 1  1  1  1  U0  120 2 V 2 2 2 I2 U 2   28800 I U U 0  0  0 0 0 ZL  2 fL  U0  60  f  100 Hz  Đáp án C. I0 Ví dụ 7. Một hộp X chỉ chứa một trong ba phần tử là điện trở thuần, cuộn cảm thuần hoặc tụ điện. Đặt vào hai đầu hộp X một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi nhưng tần số thay đổi đượC. Khi f=50 Hz thì điện áp trên X và dòng điện trong mạch ở thời điểm t1 có giá trị lần lượt là: u1  100 3 V và i1  1 A , ở thời điểm t2 thì: u2  100 V , i 2  3 A . Khi f=100 Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,5 2 A . Hộp X chứa B. Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L  A. điện trở thuần R  100  C. tụ điện có điện dung C  104  F D. tụ điện có điện dung C  100 3  1  H F Tóm tắt:  i  1 A; u1  100 3 V f1  50 Hz  1 f2  100 Hz  I2  0,5 2 A  i 2  3 A; u2  100 V X  R / L /C? Giải 1) Khi f1=50 Hz. a) Nếu mạch chỉ chứa R thì: R  u u u 100 3 100  1 2   , v« lý mạch L hoặc C. i i1 i 2 1 3 b) Mạch L hoặc C thì: Trang 10 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT  i12 u12 1  1 1 1  2  2  1 1 2  30000 2  1  2  U0  I0 U0  I0  I0 4 I0  2 A     2    2   i 2  u2  1 3 1  10000 1  1  1  1 U0  200 V 2 2 2 I2 U 2   40000 I U U 0  0  0 0 0 Theo đề bài, hiệu điện thế hiệu dụng không đổi, f thay đổi dẫn đến Z thay đổiI thay đổi. Như vậy, đến đây ta thu được:  Hiệu điện thế hiệu dụng luôn luôn là: U  100 2 V .  Cường độ hiệu dụng trong trường hợp f1: I1=1 A. 2) Khi f2=100 Hz U U I2  0,5 2 A  0,707 A f1Z=ZL. Z2 Z1 U U 1 100 2 1 1  L2 f2  L    H  Đáp án B. I2 I2 2 f2 0,5 2 2 .100  3. BIỂU THỨC ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN Ví dụ 8. (ĐH 2010). Đặt điện áp u  U0 cos t vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là U U0     A. i  0 cos  t   B. i  cos  t   L 2 2 L 2   ZL2  U0   cos  t   L 2  Hướng dẫn: C. i  D. i    cos  t   2 L 2  U0   so với I  I chậm pha so với u: 2 2 U  U    i  0 cos  t    0 cos  t    Đáp án C. ZL 2  L 2     Ví dụ 9. Đặt điện áp u  U0 cos  120 t   V vào hai đầu một tụ điện thì vôn kế nhiệt mắc song 4  Mạch chỉ có L u nhanh pha song với tụ điện chỉ 120 2 V , ampe kế nhiệt mắc nối tiếp với tụ điện chỉ 2 2 A . Chọn kết luận đúng: 1  mF , pha ban đầu của dòng điện qua tụ điện là . A. Điện dung của tụ điện là 7,2 4  B. Dung kháng của tụ điện là 60 Ω, pha ban đầu của dòng điện qua tụ điện là . 2    C. Dòng điện tức thời qua tụ điện là i  4 cos  100 t   A . 4   D. Điện áp cực đại hai đầu tụ điện là 120 2 V , dòng điện cực đại qua tụ là 2 2 A . Hướng dẫn: ZC  U 120 2 1 103   60 V  C=  F I ZC 7,2 2 2 Mạch C i sớm pha       so với u: i  I 2 cos  120 t    =4 cos 120 t   A  Đáp án A. 4 2 4 2   GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 11 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Ví dụ 10. Đồ thị biểu diễn cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần có cảm kháng ZL=50 Ω như hình vẽ. Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm. i (A) 0,6 0,01 t (s) -1,2 5   50 A. u  60 cos  t V. 6   3   50 C. u  60 cos  t   V. 6  3 Hướng dẫn: 1) Lập biểu thức cường độ dòng điện: I0=1,2 A  I0  i  t  0  i  2 3 i ®ang gi¶m  Đi từ vị trí i    50 B. u  60 sin  t  V 3  3   50 D. u  30 cos  t  V 3  3 I0 t 0,01s  50   rad/s   vÞ trÝ c©n b»ng   =   2 t 3 6   50  i  1,2 cos  t  A 3  3 2) Suy ra biểu thức hiệu điện thế:   5    50  50 Mạch chỉ có L u sớm pha so với i: u  I0 ZL cos  t    =60 cos  t V 3 3 2 3 6  2     Đáp án A.   Ví dụ 11. (ĐH 2009). Đặt điện áp u  U0 cos  100 t   V vào hai đầu một tụ điện có điện dung 3  0,2 mF. Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4 A.  Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là     A. i  4 2 cos  100 t   A B. i  5 cos  100 t   A 6 6     C. i  5 cos  100 t   A 6  Hướng dẫn:   D. i  4 2 cos  100 t   A 6  1 1  0,2.103  ZC    100 .   50  C    2 i 2 u2 i2 u2 1  2  150     1  2  2 2  1  2 4      1  I0  5 A I02 U02 I0 I0 .Zc I0   50      Mạch chỉ có C i sớm pha so với u: i  5 cos  100 t   A  Đáp án B. 6 2  Ví dụ 12. Đặt điện áp u  U0 cos 100 t  V vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4  H . Nếu tại thời điểm t1 điện áp là 60 V thì cường độ dòng điện tại thời điểm t1+0,035s có độ lớn là Trang 12 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT A. 1,5 A. Hướng dẫn: ZL  L  40  B. 1,25 A. C. 1,5 3 A . D. 2 2 A . Ở thời điểm t1: u1  U0 cos 100 t1  =60V (1) U0  U    cos  100 t   = 0 cos  100 t   ZL 2 40 2    Ở thời điểm t2=t1+0,035s: U U  U  i 2  0 cos 100  t1  0,035     0 cos 100 t1  3    0 cos 100 t1  (2) 40 2  40 40  i 60  1,5 A  i  1,5 A  Đáp án A. 40 Ví dụ 13. Đặt điện áp u  U0 cos 100 t  V vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện có điện dung Từ (1) và (2): i 2   0,1 mF . Nếu tại thời điểm t1 điện áp là 50 V thì cường độ dòng điện tại thời điểm t1+0,005s là  A. -0,5 A. B. 0,5 A. C. 1,5 A. D. -1,5 A. Hướng dẫn: ZC=100 Ω Ở thời điểm t1: u1  U0 cos 100 t1  =50V (1) U0  U    cos  100 t   = 0 cos  100 t   ZC 2  100 2   Ở thời điểm t2= t1+0,005s : U U  U  i 2  0 cos 100  t1  0,005     0 cos 100 t1      0 cos100 t1 (2) 100 2  100 100  i 50  0,5 A  Đáp án A. 100 III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. Tìm phát biểu sai: A.Điện trở thuần tỏa nhiệt khi có dòng điện đi quA. B.Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi quA. C.Cuộn dây không có tác dụng ngăn cản dòng điện xoay chiều. D.Tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng cản trở nó. Câu 2. Tìm phát biểu sai: A.Khi tăng tần số, điện trở R không đổi. B.Khi tăng tần số, cảm kháng tăng. C.Khi tăng tần số, điện dung giảm. D.Khi giảm tần số, dung kháng tăng. Câu 3. Đặt điện áp xoay chiều u vào hai đầu đoạn mạch chỉ chứa tụ điện có điện dung C. So với dòng điện i qua tụ, thì hiệu điện thế u A.Nhanh pha hơn i. B.Nhanh pha hoặc chậm pha so với i tùy giá trị của C.   C.nhanh pha so với i. D.Chậm pha so với i. 2 2 Câu 4. Đối với dòng điện xoay chiều, khả năng cản trở dòng điện của tụ điện C A.càng lớn khi tần số f càng lớn. B.càng nhỏ khi chu kỳ T càng lớn. C.càng nhỏ khi cường độ dòng điện càng lớn. D.càng nhỏ khi điện dung của tụ C càng lớn. Câu 5. Khi mắc một tụ điện vào mạng điện xoay chiều, nếu tần số của dòng điện xoay chiều A.càng nhỏ thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. B.càng lớn thì dòng điện càng khó đi qua tụ. C.càng lớn thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. D.bằng 0 thì dòng điện qua tụ có cường độ lớn nhất. Câu 6. Tìm phát biểu đúng về khả năng cản trở của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều A.Dòng điện có tần số càng nhỏ càng bị cản trở nhiều B.Dòng điện có tần số càng lớn càng ít bị cản trở. C.Cuộn cảm ngăn cản hoàn toàn dòng điện xoay chiều. Từ (1) và (2): i 2   GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 Trang 13 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU D.Dòng điện có tần số càng lớn càng bị cản trở nhiều. Câu 7. Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm tăng lên 4 lần thì cảm kháng của cuộn cảm A.tăng lên 2 lần B.tăng lên 4 lần C.giảm đi 2 lần D.giảm đi 4 lần Câu 8. Chọn phát biểu sai:  A.Trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, dòng điện biến thiên sớm pha so với hiệu điện thế. 2  B.Trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, dòng điện biến thiên nhanh pha so với hiệu điện thế. 2  C.Trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm, dòng điện biến thiên chậm pha so với hiệu điện thế. 2  D.Trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm, dòng điện biến thiên sớm pha so với hiệu điện thế. 2 Câu 9. Cho dòng điện xoay chiều qua điện trở thuần thì hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu điện trở A.chậm pha so với dòng điện B.nhanh pha so với dòng điện  C.cùng pha với dòng điện. D.lệch pha so với dòng điện. 2  1  Câu 10. Đặt điện áp u  U0 cos  100 t   (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm H 3 2  . Ở thời điểm điện áp giữu hai đầu cuộn cảm là 150V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4A. Giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là A.4 A B. 4 3 A C. 2,5 2 A D.5 A Câu 11. Với UR, UL, UC, uR, uL, uC là các điện áp hiệu dụng và tức thời hai đầu điện trở thuần R. cuộn thuần cảm L và tụ điện C, I và I là cường độ dòng điện hiệu dụng và tức thời qua các phần tử đó. Biểu thức không đúng là: U u U u A. I  R B. i  R C. I  L D. i  L ZL ZL R R Câu 12. Chọn biểu thức đúng: u u u A. R  R B. ZL  L C. ZC  C D.tất cả đều sai. i i i Câu 13. (CĐ 2010). Đặt điện áp xoay chiều u  U0 cos t vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch, i, I0 và I lần lượt là giá trí tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch. Hệ thức nào sau đây sai? U I U I u2 i 2 u i  0   2 A. B. C. D. 2  2  1  0 U0 I0 U0 I0 U I U0 I0 Câu 14. Đặt điện áp xoay chiều u  U0 cos t vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch, i, I0 và I lần lượt là giá trí tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch. Hệ thức nào sau đây sai? U I U I u2 i 2 u2 i 2  0  2 A. B. C. 2  2  2 D. 2  2  1 U0 I0 U0 I0 U0 I0 U I Câu 15. Đặt điện áp xoay chiều u  U0 cos t vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch, i, I0 và I lần lượt là giá trí tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch. Hệ thức nào sau đây sai? U I U I u2 i 2 u2 i 2  0  2 A. B. C. 2  2  2 D. 2  2  1 U0 I0 U0 I0 U0 I0 U I 103 F vào nguồn xoay chiều có điện áp u  120 2 cos100 t (V) . 2 Số chỉ ampe kế mắc nối tiếp với tụ điện là Câu 16. Mắc tụ điện có điện dung Trang 14 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT A.4 A B.5 A C.6 A D.7 A Câu 17. Đặt hiệu điện thế u  200cos100 t (V) vào hai đầu điện trở thuần R=20 Ω. Công suất tỏa nhiệt trên R là A.1000 W B.500 W C.1500 W D.1200 W Câu 18. Hiệu điện thế u và cường độ dòng điện i trong mạch điện chỉ có điện trở thuần R   A.cùng phA. B.lệch pha . C.lệch pha  . D.lệch pha  . 2 2 Câu 19. Mắc tụ điện có điện dung 10 µF vào mạng điện xoay chiều có tần số 50 Hz. Dung kháng của tụ điện là A.31,8 Ω. B.3,18 Ω. C.0,318 Ω. D.318,3 Ω. 1 Câu 20. Dòng điện xoay chiều qua cuộn dây có độ tự cảm H , trong một phút dòng điện đổi chiều  6000 lần. Cảm kháng của cuộn dây là A.100 Ω. B.200 Ω. C.150 Ω. D.50 Ω. 3 10 Câu 21. Mắc tụ điện có điện dung F vào nguồn xoay chiều có điện áp 2   u  100 2 cos 100 t   (V) . Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch có giá trị là 4  A.4 A B.5 A C.6 A D.7 A Câu 22. Mạch điện xoay chiều chỉ gồm một phần tử là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện. Biết biểu thức điện áp và cường độ dòng điện lần lượt là u  40 2 cos100 t (V) và   i  2 2 cos  100 t   (A) . Đó là phần tử nào? 2  A. C. B.L. C.R. D. C hoặc L. Câu 23. Mạch điện xoay chiều chỉ gồm một phần tử là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện. Biết biểu thức điện áp và cường độ dòng điện lần lượt là u  220 2 cos100 t (V) và i  2 2 cos100 t (A) . Đó là phần tử nào? Có giá trị bằng bao nhiêu? A. R=100 Ω C. L  B. R=110 Ω. 1  H D. C  103 F. 2 3 Câu 24. Mắc tụ điện có điện dung 10 F vào nguồn xoay chiều có điện áp 2   u  20 cos  100 t   (V) . Công suất của mạch là 6  A.100 W. B.40 W. C.50 W. D.0. Câu 25. Mắc điện trở thuần R=100 Ω vào mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R trong 1 giờ A.17 424 J. B.17 424 000 J. C.1 742 400 J. D.174 240 J. Câu 26. Mạch điện xoay chiều chỉ gồm một phần tử là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện. 2   Biết biểu thức điện áp và cường độ dòng điện lần lượt là u  200 cos  100 t  (V) và 3     i  2 cos  100 t   (A) . Đó là phần tử nào? Có giá trị bằng bao nhiêu? 6  A. R=100 Ω B. R=110 Ω. GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 C. L  1  H D. C  104  F. Trang 15 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 27. Mạch điện xoay chiều chỉ gồm một phần tử là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện. 2   Biết biểu thức điện áp và cường độ dòng điện lần lượt là u  200 cos  100 t  (V) và 3     i  2 cos  100 t   (A) . Đó là phần tử nào? Có giá trị bằng bao nhiêu? 6  A. R=100 Ω C. L  B. R=110 Ω. 1 H D. C  104 F.   Câu 28. Mạch điện có hiệu điện thế hiệu dụng U=200 V. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch khi mắc nối tiếp R1=20 Ω và R2=30 Ω là A.4,4 A. B.4,44 A. C.4 A. D.0,4 A. Câu 29. Mạch điện có hiệu điện thế hiệu dụng U=200 V. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch khi mắc song song R1=20 Ω và R2=30 Ω là A.1,667 A. B.16,67 A. C.166,7 A. D.0,1667 A. Câu 30. Mắc cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 2  H vào nguồn xoay chiều có điện áp   u  100 2 cos 100 t   (V) . Pha ban đầu của cường độ dòng điện là 2  A. i   C. i    D. i   2 2 Câu 31. Đặt vào hai đầu cuộn thuần cảm L một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U=220 V không đổi và tần số f có thể thay đổi đượC. Khi f=60 Hz thì dòng điện đi qua cuộn cảm có cường độ hiệu dụng 2,4 A. Để dòng điện qua cuộn cảm có cường độ hiệu dụng 7,2 A thì tần số dòng điện là A.180 Hz. B.120 Hz. C.60 Hz. D.20 Hz. Câu 32. Mắc cuộn dây thuần cảm L vào mạng điện xoay chiều 127 V – 50 Hz. Dòng điện cực đại qua cuộn dây là 10 A. Độ tự cảm L là A. L=0,04 H. B.L=0,057 H. C.L=0,08 H. D.L=0,114 H. Câu 33. Dòng điện i  2cos100 t (A) qua điện trở R=20 Ω. Biểu thức điện áp hai đầu R là B. i  0   A. u  40 cos  100 t   (V) 2    B. u  40 2 cos  100 t   (V) 2  C. u  40cos100 t (V) D. u  40 2 cos 100 t    (V) Câu 34. Mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần L  1 H , biểu thức dòng điện trong mạch có dạng  i  2cos100 t (A) . Tính cảm kháng ZL và viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu mạch điện.   A.ZL=100 Ω, u  200 cos  100 t   (V) 2  C. A.ZL=100 Ω, u  200cos 100 t  (V)   B.ZL=100 Ω, u  200 cos  100 t   (V) 2    D. A.ZL=200 Ω, u  200 cos  100 t   (V) 2  Câu 35. Đặt hiệu điện thế xoay chiều u  U0 cos 100 t  u  vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L   1  H thì dòng điện trong mạch có biểu thức i  2cos 100 t   (A) . Nếu thay cuộn cảm 6 4  103 F thì biểu thức cường độ dòng điện là 2     A. i  2,5 cos  100 t   (A) B. i  2,5 cos  100 t   (A) 2 6    trên bằng tụ điện có điện dung 5   C. i  2,5 cos  100 t  (A) 6   Trang 16 5   D. i  0,25 cos  100 t  (A) 6   GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC TÂN PHƯƠNG – 247 ĐINH ĐIÊN HOÀNG - BMT   Câu 36. Đặt hiệu điện thế xoay chiều u  100 cos  100 t   (V) vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ 2  0,4 tự cảm L  H . Viết phương trình dòng điện qua mạch khi đó. Nếu thay cuộn cảm trên bằng điện trở  R=20 Ω thì công suất tỏa nhiệt trong mạch là bao nhiêu? A. i  2,4 cos 100 t    (A) ; P=250 W. B. i  2,5cos 100 t    (A) ; P=250 W. C. i  2cos 100 t    (A) ; P=250 W. D. i  2,5cos 100 t    (A) ; P=62,5 W. Câu 37. Đặt hiệu điện thế xoay chiều u  U0 cos 100 t  u  vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự   H thì dòng điện trong mạch có biểu thức i  5 2 cos 100 t   (A) . Nếu thay cuộn cảm 3   trên bằng điện trở R=50 Ω thì biểu thức cường độ dòng điện là 5     A. i  10 cos  100 t  B. i  10 2 cos  100 t   (A)  (A) 6 6    cảm L  1 5   C. i  10 2 cos 100 t  (A) 6   5   D. i  10 2 cos 100 t  (A) 6     H một hiệu điện thế u  200 cos  100 t   (V) thì 3   biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là     A. i  2 cos  100 t   (A) B. i  2 cos  100 t   (A) 3 6   Câu 38. Đặt vào hai đầu cuộn thuần cảm L    C. i  2 cos  100 t   (A) 6  1   D. i  2 cos  100 t   (A) 3  Câu 39. Dòng điện i  4 2 sin 100  t  (A) qua một ống dây thuần cảm có độ tự cảm L  1 H. 20 Biểu thức hiệu điện thế hai đầu ống dây là A. u  20 2 cos 100 t    (V) B. u  20 2 cos 100 t  (V)   C. u  20 2 cos  100 t   (V) 2    D. u  20 2 cos  100 t   (V) 2    Câu 40. Đặt hiệu điện thế xoay chiều u  U0 cos  t   vào hai đầu đoạn mạch chỉ chứa tụ điện có 4  1 điện dung C  F . Tại thời điểm t1 thì điện áp và cường độ dòng điện có giá trị lần lượt là: 7200 2 A , tại thời điểm t2 thì u1  60 3 V và i1  0,5 A . Tần sô dòng điện là 2 A. 50 Hz B. 60 Hz C. 25 Hz D. 30 Hz Câu 41. Một hộp kín X chỉ chứa một trong ba phần tử: điện trở thuần R hoặc cuộn dây thuần cảm L hoặc tụ điện C. Đặt vào hai đầu X một điện áp xoay chiều có biểu thức u  U0 cos  2 ft  với tần số f thay đổi u1  60 2 V và i1  đượC. Khi f=50 Hz thì điện áp và dòng điện trong mạch ở thời điểm t1 có giá trị lần lượt là u1  100 3 V và i1  1 A , ở thời điểm t2 thì u2  100 V và i 2  3 A . Khi f=100 Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 2 A . Hộp X chứa 2 A.điện trở thuần R=100 Ω. GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 – 2014 B.cuộn cảm thuần có L  1  H Trang 17 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU C.tụ điện có điện dung C  104  F. D.cuộn cảm thuần có L  100 3  H   Câu 42. (ĐH 2009). Đặt điện áp u  U0 cos  100 t   (V) vào hai đầu một tụ điện có điện dung 3  2104 (F ) . Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4 A.  Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là     A. i  4 2 cos  100 t   (A) B. i  5 cos  100 t   (A)  6  6   D. i  4 2 cos  100 t   (A) 6    Câu 43. (ĐH 2009). Đặt điện áp u  U0 cos  100 t   (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự 3    C. i  5 cos  100 t   (A) 6  1 (H) . Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100 2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn 2 cảm là 2 A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm là     A. i  2 3 cos  100 t   (A) B. i  2 3 cos  100 t   (A) 6 6   cảm     C. i  2 2 cos  100 t   (A) D. i  2 2 cos  100 t   (A) 6 6   Câu 44. (ĐH 2010). Đặt điện áp u  U0 cos t vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Gọi i là cường độ dòng điện tức thời trong mạch, u1, u2, u3 lần lượt là điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm và giữa hai đầu tụ điện. Hệ thức đúng là u u u A. i  B. i  u3C C. i  1 D. i  2 2 R L 1   R 2   L   C   Câu 45. (ĐH 2010). Đặt điện áp u  U0 cos t vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là U   A. i  0 cos  t   L 2  C. i  U0   cos  t   L 2    cos  t   2 L 2  U0   D. i  cos  t   2 L 2  B. i  U0 Câu 46. (CĐ 2010). Đặt điện áp u  U0 cos t vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Tại thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm có độ lớn cực đại thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm bằng U0 U U A. B. 0 . C. 0 . D.0. 2 L L 2 L Câu 47. (ĐH 2011). Đặt điện áp u  U 2 cos t 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 tụ điện là u và cường độ dòng điện qua nó là i. Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là u2 i 2 1 u2 i 2 u2 i 2 1 u2 i 2 A. 2  2  B. 2  2  1 . C. 2  2  . D. 2  2  2 . 2 4 U I U I U I U I 0,4 Câu 48. (ĐH 2012). Khi đặt vào hai đầu một cuộn dây có độ tự cảm H một hiệu điện thế một chiều  12V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 0,4 A. Sau đó, thay hiệu điện thế này bằng một điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 12 V thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây bằng Trang 18 GIÁO TRÌNH VẬT LÝ LTĐH 2013 - 2014