MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU PHẦN TỬ VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN Chủ đề: Mạch điện xoay chiều có phần tử Bài tập Mạch điện xoay chiều có phần tử đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Mạch điện xoay chiều có điện trở R Dạng 2: Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm L Dạng 3: Mạch điện xoay chiều có tụ điện C 40 tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều có phần tử chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 40 tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều có phần tử chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) Chủ đề: Mạch điện xoay chiều có phần tử Bài tập Mạch điện xoay chiều có phần tử đề thi Đại học có giải chi tiết Bài 1: [THPT QG năm 2019 – Câu 16 – M213] Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc 100π rad/s vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L = cuộn cảm A 20Ω B 20√2Ω C 10√2Ω H Cảm kháng D 40Ω Hiển thị đáp án Đáp án: A ZL = 2πfL = 20 Bài 2: [THPT QG năm 2019 – Câu 19 – M213] Một tụ điện có điện dung 10μF Khi tụ điện có hiệu điện 20V điện tích A 5.10-7C B 2.10-2C Hiển thị đáp án Đáp án: C Q = CU = 2.10-4 C C 2.10-4C D 5.10-3C Bài 3: [THPT QG năm 2017 – Câu – MH] Khi đặt điện áp u = 220√2cos100tπt(V) (t tính s) vào hai đầu điện trở tần số góc dòng điện chạy qua điện trở A 50π rad/s B 50 rad/s C 100π rad/s D 100 rad/s Hiển thị đáp án Đáp án: C Bài 4: [THPT QG năm 2017 – Câu – MH2] Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U tần số góc ω vào hai đầu đoạn mạch có tụ điện Điện dung tụ điện C Cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A B UωC2 C UωC D Hiển thị đáp án Đáp án: C I= = UωC Bài 5: [THPT QG năm 2017 – Câu – MH3] Đặt điện áp u = U 0cos2ωt (ω > 0) vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Cảm kháng cuộn cảm lúc A ωL B 1/2ωL C 2ωL D 1/ωL Hiển thị đáp án Đáp án: A Cảm kháng cuộn cảm ZL = Lω Bài 6: [THPT QG năm 2017 – Câu – MH1] Đặt điện áp u = U 0cos100πt (t tính s) vào hai đầu tụ điện có điện dung A 150 Ω B 200 Ω Hiển thị đáp án Đáp án: D C 50 Ω D 100 Ω F Dung kháng tụ điện ZC = = 100Ω Bài 7: [THPT QG năm 2017 – Câu 32 – MH1] Cho dòng điện có cường độ i = 5√2cos100πt (i tính A, t tính s) chạy qua cuộn cảm có độ tự cảm 0,4/π H Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm A 200 V B 220 V C 200 V D 220 V Hiển thị đáp án Đáp án: C U = I.ZL = .100π = 200V Bài 8: [THPT QG năm 2015 – Câu 24 - M138] Đặt điện áp u = U 0cos100πt (t tính s) vào hai đầu tụ điện có điện dung C = A 150Ω B 200Ω C 50Ω F Dung kháng tụ điện D 100Ω Hiển thị đáp án Đáp án: D Dung kháng tụ điện: ZC = = 100Ω Bài 9: [THPT QG năm 2016 – Câu – M536] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có điện trở A cường độ dòng điện đoạn mạch pha với điện áp hai đầu đoạn mạch B cường độ dòng điện đoạn mạch trễ pha 0,5π với điện áp hai đầu đoạn mạch C cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch phụ thuộc vào tần số điện áp D cường độ dòng điện đoạn mạch sớm pha 0,5π với điện áp hai đầu đoạn mạch Hiển thị đáp án Đáp án: A Đoạn mạch xoay chiều chì có điện trở cường độ dòng điện đoạn mạch pha với điện áp hai đầu đoạn mạch Bài 10: [THPT QG năm 2016 – Câu 25 – M536] Cho dòng điện có cường độ i = 5√2cos100πt (i tính A, t tính s) chạy qua đoạn mạch có tụ điện Tụ điện có điện dung μF Điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện A 200 V B 250 V C 400 V D 220 V Hiển thị đáp án Đáp án: ZC = = = 40(Ω) U = IZC = 5.40 = 200 V Bài 11: [THPT QG năm 2017 – Câu 27 – M201] Đặt điện áp xoay chiều có giá trị cực đại 100 V vào hai đầu cuộn cảm cường độ dòng điện cuộn cảm có biểu thức i = 2cos100πt (A) Tại thời điểm điện áp có 50 V tăng cường độ dòng điện A √3 A B -√3 A C –1 A D A Hiển thị đáp án Đáp án: Vì u i vng pha nên u = 50 V = U0/2 i = ± = ± √3 (A) Do i chậm pha π/2 so với u nên u = 50 V tăng (M u góc phần tư thứ 4) i < ⇒ i = -√3 A Bài 12: [THPT QG năm 2017 – Câu 13 – M202] Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt + φ) (ω > 0) vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Cảm kháng cuộn cảm A B ωL C D Hiển thị đáp án Đáp án: B Cảm kháng cuộn dây là: ZL = Lω Bài 13: [THPT QG năm 2017 – Câu 36 – M203] Đặt điện áp xoay chiều có giá trị cực đại 100 V vào hai đầu cuộn cảm cường độ dòng điện mạch i = 2cosl00πt (A) Khi cường độ dòng điện i = A điện áp hai đầu cuộn cảm có độ lớn A 50√3 V B 50√2 V C 50 V D 100 V Hiển thị đáp án Đáp án: A Với u I vng pha ta ln có |u| = U0 = 50√3 V Bài 14: [THPT QG năm 2017 – Câu 12 – M204] Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt + φ) (U > 0, ω > 0) vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn cảm A B C √2UωL D UωL Hiển thị đáp án Đáp án: B Bài 15: [THPT QG năm 2018 – Câu 10 – M203] Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc ω vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Cảm kháng cuộn cảm A B C ωL D Hiển thị đáp án Đáp án: C Dạng 1: Mạch điện xoay chiều có điện trở R A Phương pháp & Ví dụ Phương pháp Giả sử đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u = U ocos(ωt + φu ) điện trở R cường độ dòng điện chạy đoạn mạch i = Iocos(ωt + φi ) • Định luật Ơm: Io = Uo / R • Độ lệch pha φ = φu - φi : ta nói dòng điện pha với hiệu điện Các toán thường gặp: Kiểu 1: Giá trị hiệu dụng • Định luật ơm: 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 có tỏa nhiệt điện trở R theo hiệu ứng Junlenxo: Q = I2Rt Lượng nhiệt tỏa bị nước hấp thụ hết thì: Q = I2Rt = mc(t2 - t2) • m khối lượng nước (kg) • c nhiệt dung riêng nước (kJ.kg-1 ) • Δt = t2 - t2 độ biến thiên nhiệt độ ( độ tăng hay giảm nhiệt độ nước) Nếu hiệu suất nước hấp thụ nhiệt khơng đạt 100% Kiểu 3: Bài tốn liên quan tới bóng đèn Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn ta áp dụng cách tương tự cho dòng điện chạy qua điện trở Từ số ghi bóng đèn cho ta biết công suất định mức P dm hiệu điện định mức Udm Từ ta tính được: • Điện trở bóng đèn R = U2/P • Cường độ dòng điện định mức: I = P/U Lưu ý: • Bóng sáng bình thường dòng điện chạy qua bóng dòng điện định mức bóng • Nếu bóng mắc song song • Nếu bóng mắc nối tiếp Ví dụ Ví dụ Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt) vào hai đầu điện trở R = 110 Ω cường độ dòng điện qua điện trở có giá trị hiệu dụng 2A Giá trị U bằng: A 220 V B 220√2 V C 110 V D 110√2 V Hướng dẫn: Hiệu điện 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 qua điện trở R = Ω Nhúng R vào bình chứa m = 1,2 kg nước Hỏi sau thời gian 10 phút nhiệt độ nước bình tăng bao nhiệt độ Biết hiệu suất trình đun nước H = 90% nhiệt dung riêng nước c = 4,2 (kJ/kg.Cο ) A 20οC B 25οC C 10οC D 12οC Hướng dẫn: Sử dụng cơng thức tính nhiệt lượng, ta có: B Bài tập trắc nghiệm Câu Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt (V) vào hai đầu đoạn mạch có điện trở Gọi U điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch; i, I I giá trị tức thời, giá trị cực đại giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện đoạn mạch Hệ thức sau sai? Hiển thị lời giải Do mạch có điện trở R nên u i ln pha Theo ra: phương trình u có dạng: u = U0cosωt Suy phương trình i có dạng: i = I0cosωt Từ (1) (2) suy Vì đáp án A Từ đáp án D ta có : → D Từ đáp án B ta có : (2) (1) → B Từ (1) (2) suy Vì C sai ⇒ Chọn A Câu Điều sau nói đoạn mạch xoay chiều có điện trở thuần? A Dòng điện qua điện trở điện áp hai đầu điện trở ln pha B Pha dòng điện qua điện trở không C Mối liên hệ cường độ dòng điện điện áp hiệu dụng U = I/R D Nếu điện áp hai đầu điện trở u = U osin(ωt + φ) V biểu thức dòng điện qua điện trở i = Iosin(ωt) A Hiển thị lời giải Dòng điện qua điện trở điện áp hai đầu điện trở pha Chọn A Câu Chọn phát biểu nói đoạn mạch điện xoay chiều có điện trở R? A Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở ln có pha ban ban đầu khơng B Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở ln pha với điện áp xoay chiều hai đầu điện trở C Nếu điện áp hai đầu điện trở có biểu thức dạng u = U ocos(ωt + π/2) V biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở R có dạng D Cường độ hiệu dụng I dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở, điện áp cực đại Uo hai đầu điện trở điện trở R liên hệ với hệ thức I = Uo/R Hiển thị lời giải Hiển thị lời giải Ta có: Mạch chứa tụ nên φi sớm pha π/2 so với φu : φi = π/2 + φu ⇒ φu = π/3 – π/2 = -π/6 ⇒ u = 200√2cos(100πt - π/6) V Chọn C 40 tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều có phần tử chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) Câu 22 Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm tụ điện có điện dung C = 2.104 /π (F) mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 2.10-4/(3π) (F) Dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch có biểu thức i = cos(100πt + π/3) A Biểu thức điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch A u = 200cos(100πt - π/6) V B u = 200cos(100πt + π/3) V C u ≈ 85,7cos(100πt - π/6) V D u ≈ 85,7cos(100πt - π/2) V Hiển thị lời giải Dung kháng tổng hợp: Do mạch điện có tụ điện ⇒ u chậm pha π/2 so với i ⇒ φu = φi - π/2 = -π/6 Điện áp cực đại: U0 = I0ZC = 200 (V) ⇒ u = 200cos(100πt - π/6) (V) Chọn A Câu 23 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện Điện áp tức thời cường độ dòng điện tức thời đoạn mạch u i Điện áp hiệu dụng cường độ hiệu dụng U, I Biểu thức sau ? Hiển thị lời giải Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Chọn B Câu 24 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Tại thời điểm t1 điện áp dòng điện qua tụ điện có giá trị u 1; i1 Tại thời điểm t2 điện áp dòng điện qua tụ điện có giá trị u 2; i2 Tần số góc dòng điện xác định hệ thức đây? Hiển thị lời giải Ta có: U0 = I0.ZC = I0/(Cω) Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Chọn D Câu 25 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Tại thời điểm t1 điện áp dòng điện qua tụ điện có giá trị 40 V; A Tại thời điểm t2 điện áp dòng điện qua tụ điện có giá trị 50 V ; 0,6 A Dung kháng mạch có giá trị A 30 Ω B 40 Ω C 50 Ω D 37,5 Ω Hiển thị lời giải Ta có: U0 = I0.ZC = I0/(Cω) Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Chọn D Câu 26 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C = 10 -4/π (F) Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch Tại thời điểm mà điện áp hai đầu mạch có giá trị 100√10 V cường độ dòng điện mạch √2 A Điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện có giá trị A UC = 100√2 V B UC = 100√6 V C UC = 100√3 V D UC = 200√2 V Hiển thị lời giải Ta có: U0 = I0.ZC = 100I0 Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Chọn B Câu 27 Đặt điện áp u = U0cos(100π – π/3) V vào hai đầu tụ điện có điện dung C = 2.10-4/π (F) Ở thời điểm điện áp hai đầu tụ điện 150 V cường độ dòng điện mạch A Biểu thức cường độ dòng điện mạch Hiển thị lời giải Ta có: U0 = I0.ZC = 50I0 Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Mạch chứa tụ nên φi sớm pha π/2 so với φu : φi = π/2 + φu = π/2 – π/3 = π/6 ⇒ i = 5cos(100πt + π/6) A Chọn A Câu 28 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C = 10 -4/ (π√3) (F) Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức i = I 0cos(100π + π/6) A Tại thời điểm mà điện áp hai đầu mạch có giá trị 100√6 V cường độ dòng điện mạch √2 A Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện Hiển thị lời giải Ta có: Mạch chứa tụ điện nên u i vuông pha với nhau: Mạch chứa tụ nên φi sớm pha π/2 so với φu : φi = π/2 + φu ⇒ φu = π/6 – π/2 = -π/3 ⇒ u = 200√3cos(100πt - π/3) V Chọn D Câu 29 Đặt điện áp u = U0cos(100πt – π/4) V vào hai đầu tụ điện có điện dung C = 10-4/π (F) Ở thời điểm điện áp hai đầu tụ điện 50√3 V cường độ dòng điện mạch 0,5 A Biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = cos(100πt – π/4) A B i = 0,5cos(100πt – π/4) A C i = cos(100πt + π/4) A D i = 0,5cos(100πt – π/4) A Hiển thị lời giải U0 = I0.ZC = 100I0 Do mạch có C nên u, i vng pha Ta có mối quan hệ vng pha: Mạch có C nên i nhanh pha π/2 so với u ⇒ φi = φu + π/2 = -π/4 + π/2 = π/4 ⇒ i = cos(100πt + π/4) Chọn C Câu 30 Đặt điện áp u = U0cos(ωt) vào đầu cuộn cảm có L = 1/(3π) H Ở thời điểm t1 giá trị tức thời u i 100 V -2,5√3 A, thời điểm t2 có giá trị 100√3 V -2,5 A Tìm ω? A 100π rad/s B 50π rad/s C 60π rad/s D 120π rad/s Hiển thị lời giải Do mạch điện có cuộn dây cảm ⇒ u nhanh pha π/2 so với i Mà U0 = ωLI0 ⇒ ω = U0/(LI0) = 120π (rad/s) Chọn D Câu 31 Chọn phát biểu nói so sánh pha đại lượng dòng điện xoay chiều? A uR nhanh pha uL góc π/2 B uR i ngược pha với C uR nhanh pha uC góc π/2 D uL nhanh pha uC góc π/2 Hiển thị lời giải uR pha với i; uR nhanh pha uC góc π/2, uR trễ pha uL góc π/2 Chọn C Câu 32 Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc cảm kháng Z L vào tần số dòng điện xoay chiều qua cuộn dây ta đường biểu diễn A đường parabol B đường thẳng qua gốc tọa độ C đường hypebol D đường thẳng song song với trục hoành Hiển thị lời giải Ta có: ZL = L.ω = L.2πf ⇒ ZL phụ thuộc vào f hàm bậc theo thời gian nên có đồ thị phụ thuộc đường thẳng qua gốc tọa độ Chọn B Câu 33 Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt) vào hai đầu cuộn dây cảm L = 5/π H Khi điện áp có giá trị u = 50 V cường độ dòng điện i = 0,1√3 A Điện áp cực đại đầu cuộn dây A 100√3 V B 100√2 V C 100V D 50√2 V Hiển thị lời giải Ta có: Do mạch có L nên u, i vng pha Ta có mối quan hệ vuông pha: Chọn C Câu 34 Một mạch điện xoay chiều có tụ điện, mối quan hệ pha u i mạch A i sớm pha u góc π/2 B u i ngược pha C u sớm pha i góc π/2 D u i pha với Hiển thị lời giải Mạch xoay chiều có tụ điện i sớm pha π/2 so với u, hay u trễ pha π/2 so với i Chọn A Câu 35 Cuộn dây cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều u = U0cos100πt (V) Tại thời điểm t = t1 điện áp tức thời cường độ dòng điện tức thời có giá trị u = 50 V; i1 = √2 A Đến thời điểm t2 u2 = 50√2 V; i2 = A Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây? A U = 50√3 V B U = 50√6 V C U = 50√2 V D 25√6 V Hiển thị lời giải Do mạch điện có cuộn dây cảm ⇒ u nhanh pha π/2 so với i Chọn D Câu 36 Một mạch điện xoay chiều có cuộn cảm, mối quan hệ pha u i mạch A i sớm pha u góc π/2 B u i ngược pha C u sớm pha i góc π/2 D u i pha với Hiển thị lời giải Mạch có cuộn cảm lên u sớm pha i góc π/2 Chọn C Câu 37 Đồ thị biểu diễn uC theo i mạch điện xoay chiều có tụ điện có dạng A đường cong parabol B đường thẳng qua gốc tọa độ C đường cong hypebol D đường elip Hiển thị lời giải Trong mạch có tụ điện nên uC i vng pha với nhau, ta có: ⇒ uC phụ thuộc vào i có đồ thị đường elip Chọn D Câu 38 Cho đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C = 2.10 -4/ (π√3) (F) Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức i = I 0cos(100π + π/6) A Tại thời điểm mà điện áp hai đầu mạch có giá trị 150 V cường độ dòng điện mạch A Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện Hiển thị lời giải Dung kháng: Do mạch điện có cuộn dây cảm ⇒ u chậm pha π/2 so với i ⇒ φu = φi π/2 = -π/3 Chọn D Câu 39 Đồ thị biểu diễn uR theo i mạch điện xoay chiều có dạng A đường cong parabol B đường thẳng qua gốc tọa độ C đường cong hypebol D đường elip Hiển thị lời giải uR pha với i: uR = i.R: đồ thị đường thẳng qua gốc tọa độ Chọn B Câu 40 Đặt điện áp u = U0cos(ωt) vào đầu cuộn cảm có L = (√2)/(5π) H Ở thời điểm t1 giá trị tức thời u i 50 V 2√2 A, thời điểm t2 có giá trị 50√3 V -2 A Tìm ω? A 125π rad/s B 150π rad/s C 100π rad/s D 120π rad/s Hiển thị lời giải Do mạch điện có cuộn dây cảm ⇒ u nhanh pha π/2 so với i Mà U0 = ωLI0 ⇒ ω = U0/(LI0) = 125π (rad/s) Chọn A Câu 41 Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung kháng Z C vào tần số dòng điện xoay chiều qua tụ điện ta đường biểu diễn A đường cong parabol B đường thẳng qua gốc tọa độ C đường cong hypebol D đường thẳng song song với trục hồnh Hiển thị lời giải Ta có: Chọn C ZC phụ thuộc vào f có đồ thị đường cong hypebol ... năm 2 018 – Câu 10 – M203] Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc ω vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Cảm kháng cuộn cảm A B C ωL D Hiển thị đáp án Đáp án: C Dạng 1: Mạch điện xoay chiều có điện. .. dòng điện đoạn mạch sớm pha 0,5π với điện áp hai đầu đoạn mạch Hiển thị đáp án Đáp án: A Đoạn mạch xoay chiều chì có điện trở cường độ dòng điện đoạn mạch pha với điện áp hai đầu đoạn mạch Bài 10 :... kháng tụ điện D 10 0Ω Hiển thị đáp án Đáp án: D Dung kháng tụ điện: ZC = = 10 0Ω Bài 9: [THPT QG năm 2 016 – Câu – M536] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có điện trở A cường độ dòng điện