Các dạng bài tập Dòng điện xoay chiều có lời giải

Các dạng bài tập Dòng điện xoay chiều có lời giải

Phần Dòng điện xoay chiều Vật Lí lớp 12 sẽ tổng hợp Lý thuyết, trên 20 dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 1000 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Dòng điện xoay chiều hay nhất tương ứng.

Bài tập trắc nghiệm Dòng điện xoay chiều

Cách xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Phương trình tổng quát của dòng điện xoay chiều : i = Iocos ( ωt + φ )
i : giá trị của cường độ dòng điện tại thời gian t, được gọi là giá trị tức thời của i ( cường độ tức thời ) .
Io > 0 : giá trị cực lớn của i ( cường độ cực lớn ) .
ω > 0 : tần số góc .
f : tần số của i. T : chu kì của i .
( ωt + φ ) : pha của i .
φ : pha khởi đầu ( tại thời gian t = 0 ) .
Tại thời gian t, dòng điện đang tăng nghĩa là i ‘ > 0 và ngược lại .
Giá trị hiệu dụng : Ngoài ra, so với dòng điện xoay chiều, những đại lượng như điện áp, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời hạn, với những đại lượng này

Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời hạn t nếu có dòng điện xoay chiều i ( t ) = Iocos ( ωt + φi ) chạy qua là Q = RI2t
Công suất toả nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua P = RI2

2. Ví dụ

Ví dụ 1. Một dòng điện xoay chiều có cường độ i = 2√2cos(100πt + π/6). Chọn phát biểu sai.

A. Cường độ hiệu dụng bằng 2 ( A ). B. Chu kỳ dòng điện là 0,02 ( s ) .
C. Tần số là 100 π. D. Pha ban đầu của dòng điện là π / 6 .

Hướng dẫn:

Dòng xoay chiều có i = 2 √ 2 cos ( 100 πt + π / 6 ), quy về dạng i = Iocos ( ωt + φ ) ta có :
Io = 2 √ 2 → I = 2 ( A )
ω = 100 π ( rad / s ) → f = ω / 2 n = 50 ( Hz ), T = 1 / f = 0,02 ( s )
φ = π / 6
Căn cứ vào đó ta thấy đáp án C là đáp án cần chọn .

Ví dụ 2. Hãy xác định đáp án đúng. Dòng điện xoay chiều i = 10 cos100πt (A),qua điện trở R = 5 .Nhiệt lượng tỏa ra sau 7 phút là :

A. 500J. B. 50J. C. 105KJ. D. 250 J

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng tỏa ra vận dụng công thức : Q = RI2t .

Đáp án C .

Ví dụ 3: biểu thức cường độ dòng điện là i = 4.cos(100πt – π /4) (A). Tại thời điểm t = 0,04 s cường độ dòng điện có giá trị là

A. i = 4 A B. i = 2 A C. i = A D. i = 2 A

Hướng dẫn:

Phương trình cường độ dòng điện : i = 4 cos ( 100 πt – π / 4 ). Thay t = 0,04 s vào ta có :
i = 4 cos ( 100 π. 0,04 – π / 4 ) = 4 cos ( 15 π / 4 ) = 2 √ 2 ( A )
Vậy đáp án là B .

Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Giả sử đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = Uocos ( ωt + φu ) điện trở R thì cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch là i = Iocos ( ωt + φi ) .
• Định luật Ôm : Io = Uo / R
• Độ lệch pha φ = φu – φi : 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 = φu – φi

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 ) .
• c là nhiệt dung riêng của nước ( kJ. kg-1 ) .
• Δt = 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 tương quan tới bóng đèn
Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn thì ta hoàn toàn có thể vận dụng một cách tương tự như cho dòng điện chạy qua điện trở trong .
Từ số ghi trên bóng đèn cho ta biết hiệu suất định mức Pdm và hiệu điện thế định mức Udm. Từ đó ta hoàn toàn có thể tính được :
• Điện trở của bóng đèn R = U2 / P
• Cường độ dòng điện định mức : I = P / U

Lưu ý:

• Bóng sáng thông thường khi dòng điện chạy qua bóng bằng dòng điện định mức của bóng .

• 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 trị của U bằng:

A. 220 V .
B. 220 √ 2 V .
C. 110 V .
D. 110 √ 2 V .

Hướng dẫn:

Hiệu điện thế hiệu dụng cần tìm :
U = IR = 2.110 = 220 V
Chọn A

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 sau thời gian 10 phút nhiệt độ nước trong bình tăng bao nhiệt độ. Biết hiệu suất của quá trình đun nước là H = 90% và nhiệt dung riêng của nước là c = 4,2 (kJ/kg.Cο ).

A. 20 οC
B. 25 οC
C. 10 οC
D. 12 οC

Hướng dẫn:

Sử dụng công thức tính nhiệt lượng, ta có :

Cách tính tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Biểu thức tổng trở của đoạn mạch:

Giải thích
• Z là tổng trở ; đơn vị chức năng là Ω .
• R là điện trở ; đơn vị chức năng là Ω .
• ZL = ωL là cảm kháng ; đơn vị chức năng là Ω .
• ZC = 1 / ωC là dung kháng ; đơn vị chức năng là Ω .
Lưu ý :
• Nếu khuyết thành phần nào thì “ ngầm hiểu ” giá trị đại lượng đó bằng 0 .
• Khi nhiều điện trở ghép tiếp nối đuôi nhau hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức

• Khi nhiều cuộn cảm ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức :

• Khi nhiều tụ điện ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức :

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R = 40Ω cuộn cảm thuẩn có độ tự cảm L = 0,4/π H và tụ điện có điện dung 10-4π (F) mắc nối tiếp. Hai đầu đoạn mạch mắc vào nguồn xoay chiều có tần số 50Hz. Tổng trở của mạch là

A. 80 Ω
B. 72 Ω
C. 120 Ω
D. 150 Ω

Hướng dẫn:

Ta có :

Áp dụng công thức về tổng trở ta có :

Vậy tổng trở là 72 Ω
Chọn B .

Ví dụ 2: Trong một buổi trao quả bóng vàng FiFa năm 2012, ban tổ chức không biết chọn ai trong bốn cái tên Cristiano Ronaldo, Messi, Andes Iniesta và Casillas để được nhận quả bóng vàng nên sau một hồi trao đổi. Bản tổ chức đưa ra câu hỏi phụ: Đặt một mạch nối tiếp RLC vào một mạng điện xoay chiều, biết ZL < ZC. Nếu bây giờ tăng tần số một lượng nhỏ thì sao

A. Cristiano Ronaldo nghĩ là tổng trở mạch không đổi .
B. Với kỹ năng và kiến thức uyên bác của mình về vật lí, Andes Iniesta nghĩ là tổng trở mạch giảm .
C. Messi xin chọn giải pháp là tổng trở mạch tăng
D. Ôi trời ơi, dễ vậy mà cũng đoán sai. Casillas nghĩ là tổng trở lúc tăng lúc giảm .
Bạn thấy giải pháp trên hẳn đã biết ai là cầu thủ nhận được quả bóng vòng năm 2012 rồi chứ ?

Hướng dẫn:

ZL < ZC

Khi ω ↑ thì ta suy ra ωL ↑ ; 1 / ωC ↑

Do đó

nhưng vẫn nhỏ hơn 0 (vì chỉ tăng 1 lượng nhỏ).

Vậy tổng trở của mạch giảm .

Chọn B

Xem thêm những dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác :

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

Source: https://mix166.vn
Category: Hỏi Đáp