Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 1. Các đặc trưng của chiều dòng điện xoay chiều có đáp án: đề, đáp án và lời giải

Câu 1

1 điểm

Các thiết bị điện, điện tử mà chúng ta sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất hiện nay như: bóng đèn, ti vi, máy giặt, tủ lạnh, điều hoà, quạt điện, động cơ điện, ... chủ yếu dùng dòng điện xoay chiều. Vậy, dòng điện xoay chiều là gì? Nó có những đại lượng đặc trưng gì và cách đo các đại lượng đó như thế nào?

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian.

Các đại lượng đặc trưng như tần số, cường độ dòng điện, điện áp,…

Câu 2

1 điểm

Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều. Giải thích các đại lượng. So sánh giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại của cường độ dòng điện, điện áp.

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Biểu thức cường độ dòng điện: $i = {I_0}\cos (\omega t + {\varphi _i})$

i: cường độ dòng điện tức thời, tức là cường độ dòng điện tại thời điểm t

I $_{0}$ : cường độ dòng điện cực đại

ω: tần số góc

φ $_{i}$ : pha ban đầu của cường độ dòng điện

Giá trị hiệu dụng $I = \frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }}$

Biểu thức điện áp: $u = {U_0}\cos (\omega t + {\varphi _u})$

u: điện áp tức thời, tức là điện áp tại thời điểm t

U $_{0}$ : điện áp cực đại

ω: tần số góc

φ $_{u}$ : pha ban đầu của điện áp

Giá trị hiệu dụng $U = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }}$

Câu 3

1 điểm

Từ đồ thị cường độ của dòng điện xoay chiều theo thời gian ở Hình 1.2, hãy xác định:

Hình minh hoạ

a) Biên độ, tần số, chu kì, tần số góc, pha ban đầu, cường độ dòng điện hiệu dụng.

b) Biểu thức cường độ dòng điện tức thời.

c) Khoảng thời gian cường độ dòng điện tăng trong chu kì đầu tiên.

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Biên độ I $_{0}$ = 2 A

Chu kì T = 0,02 s

Tần số $f = \frac{1}{T} = 50\,Hz$

Tần số góc $\omega = 2\pi f = 100\pi \,(rad/s)$

Pha ban đầu φ = 0 rad

Cường độ dòng điện hiệu dụng $I = \frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }} = \sqrt 2 A$

b) Biểu thức cường độ dòng điện: $i = 2\cos (100\pi t)A$

c) Khoảng thời gian cường độ dòng điện tăng trong chu kì đầu tiên từ 0,01 s đến 0,02 s (ứng với nửa chu kì sau).

Câu 4

1 điểm

Từ các dụng cụ thí nghiệm như Hình 1.4, đề xuất phương án thí nghiệm đo tần số và điện áp của dòng điện xoay chiều từ đầu ra của biến áp nguồn.

Hình minh hoạ

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Phương án thí nghiệm:

- Cắm biến áp nguồn vào ổ điện 220 V - 50 Hz. Bật công tắc cho biến áp hoạt động. Vặn núm xoay phía trước để điều chỉnh điện áp đầu ra xoay chiều hoặc tần số.

- Ấn nút ON/OFF để đồng hồ đo điện đa năng hoạt động, vặn núm xoay để điều chỉnh chế độ đo điện áp xoay chiều hoặc tần số.

- Cắm hai dây nối của que đo vào đồng hồ đo điện đa năng.

- Cắm hai đầu kim nhọn của hai dây nối vào hai lỗ cắm đầu ra của biến áp nguồn. Quan sát số chỉ điện áp hiệu dụng và tần số trên mặt đồng hồ đo.

Câu 5

1 điểm

* Mục đích:

Đo được tần số và điện áp xoay chiều bằng dụng cụ thực hành.

* Dụng cụ:

- Biến áp nguồn có điện áp đầu ra xoay chiều và có thể thay đổi được (1).

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số có chức năng đo lần số (2).

- Que đo đồng hồ đa năng (3).

Hình minh hoạ

* Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Cắm biến áp nguồn vào ổ điện 220 V - 50 Hz. Bật công tắc cho biến áp hoạt động. Vặn núm xoay phía trước để điều chỉnh điện áp đầu ra xoay chiều.

Bước 2: Ấn nút ON/OFF để đồng hồ đo điện đa năng hoạt động, vặn núm xoay để điều chỉnh chế độ đo điện áp xoay chiều.

Bước 3: Cắm hai dây nối của que đo vào đồng hồ đo điện đa năng.

Bước 4: Cắm hai đầu kim nhọn của hai dây nối vào hai lỗ cắm đầu ra của biến áp nguồn. Quan sát số chỉ điện áp hiệu dụng và tần số trên mặt đồng hồ đo. Khi các số chỉ ổn định, ghi lại hai giá trị này vào vở theo mẫu Bảng 1.1. Rút hai đầu kim nhọn ra khỏi biến áp nguồn.

Bước 5: Lặp lại bước 4 hai lần.

Bước 6: Tắt biến áp nguồn và rút phích cắm khỏi ổ điện. Tắt đồng hồ đo.

Hình minh hoạ

- Xác định độ chia nhỏ nhất của phép đo tần số, điện áp trên đồng hồ.

- Tính giá trị trung bình, sai số và viết kết quả. Nhận xét giá trị tần số đo được với tần số đã biết của mạng lưới điện.

Xem đáp án và lời giải

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Lần đo	U(V)	f(Hz)
1	9,012	50,03
2	9,005	49,97
3	8,995	50,05
Giá trị trung bình	9,004	50,02

Giá trị trung bình của điện áp: $\overline U = \frac{{9{,}012 + 9{,}005 + 8{,}995}}{3} = 9{,}004\,V$

Sai số tuyệt đối ứng với các lần đo điện áp:

$\Delta {U_1} = \left| {\overline U - {U_1}} \right| = 0{,}008$

$\Delta {U_2} = \left| {\overline U - {U_2}} \right| = 0{,}001$

$\Delta {U_3} = \left| {\overline U - {U_3}} \right| = 0{,}009$

Sai số tuyệt đối trung bình của 3 lần đo: $\overline {\Delta U} = \frac{{\Delta {U_1} + \Delta {U_2} + \Delta {U_3}}}{3} = 0{,}006$

Sai số tuyệt đối của phép đo: $\Delta U = \overline {\Delta U} + \Delta {U_{dc}} = 0{,}006$

Kết quả phép đo: $U = 9{,}004 \pm 0{,}006\,V$

Giá trị trung bình của tần số: $\overline f = \frac{{50{,}03 + 49{,}97 + 50{,}05}}{3} \approx 50{,}02\,Hz$

Sai số tuyệt đối ứng với các lần đo tần số:

$\Delta {f_1} = \left| {\overline f - {f_1}} \right| = 0{,}01$

$\Delta {f_2} = \left| {\overline f - {f_2}} \right| = 0{,}05$

$\Delta {f_3} = \left| {\overline f - {f_3}} \right| = 0{,}03$

Sai số tuyệt đối trung bình của 3 lần đo: $\overline {\Delta f} = \frac{{\Delta {f_1} + \Delta {f_2} + \Delta {f_3}}}{3} = 0{,}03$

Sai số tuyệt đối của phép đo: $\Delta f = \overline {\Delta f} + \Delta {f_{dc}} = 0{,}03$

Kết quả phép đo: $f = 50{,}02 \pm 0{,}03\,Hz$

Giá trị tần số đo được với tần số đã biết của mạng lưới điện gần bằng nhau.

Câu 6

1 điểm

Thay biến áp nguồn bằng máy phát âm tần, thực hiện lại phép đo biên độ và tần số của tín hiệu xoay chiều do máy phát âm tần tạo ra.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 6

Câu 7

1 điểm

Đặt vào hai đầu điện trở R một điện áp u biến thiên điều hoà theo thời gian. Từ thời điểm t

_{1}

đến thời điểm t

_{2}

điện áp u giảm từ giá trị 12 V đến 3 V thì cường độ dòng điện qua mạch tương ứng giảm từ giá trị i

_{1}

= 1,6 A đến i

_{2}

. Tìm i

_{2}

.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 7

Câu 8

1 điểm

Dựa vào biểu thức dung kháng

{Z}_{C}=\frac{1}{ωC}

, giải thích tại sao tụ điện lại không cho dòng điện một chiều đi qua.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 8

Câu 9

1 điểm

Dựa vào biểu thức cảm kháng Z

_{L}

= ωL, tìm mối quan hệ giữa u và i khi đặt điện áp không đổi vào hai đầu cuộn cảm thuần.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 9

Câu 10

1 điểm

Đặt điện áp $u=50\sqrt{2}\cos 100πt(V)$ vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp gồm điện trở thuần 30 Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm $\frac{0{,}8}{π}H$ , tụ điện có điện dung $\frac{250}{π}μF.$

a) Tính tổng trở toàn mạch.

b) Tính cường độ dòng điện cực đại, cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 10

Câu 11

1 điểm

Hình 1.13 mô tả một đèn huỳnh quang chiếu sáng trong phòng sử dụng dòng điện xoay chiều. Từ quan sát thực tiễn và tìm hiểu trên sách, báo, internet, ... em hãy vẽ lại sơ đồ mạch điện đơn giản của đèn huỳnh quang và cho biết tác dụng của cuộn chấn lưu và tắc te.

Hình minh hoạ

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 11

Câu 12

1 điểm

Từ các dụng cụ thí nghiệm như Hình 1.14, đề xuất phương án thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch RLC nối tiếp theo các gợi ý sau:

Hình minh hoạ

- Cách bố trí thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm.

- Dự kiến kết quả cần thu thập và xử lí số liệu.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 12

Câu 13

1 điểm

* Mục đích:

Khảo sát mối quan hệ giữa điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp.

* Dụng cụ:

- Bảng lắp ráp mạch điện (1).

- Biến áp nguồn có điện áp đầu ra xoay chiều và có thể thay đổi được (2).

- Điện trở (10 Ω - 20 W) (3).

- Tụ điện đã biết điện dung (4 μF) (4).

- Cuộn dây có lõi sắt (5).

- Ampe kế (6).

- Vôn kế (7).

- Bộ dây nối (8).

Hình minh hoạ

* Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Lắp mạch điện như sơ đồ Hình 1.15.

Hình minh hoạ

Bước 2: Nối hai đầu đoạn mạch với đầu ra của biến áp nguồn để cấp dòng điện xoay chiều cho mạch.

Bước 3: Vặn núm xoay trên biến áp nguồn sao cho điện áp trên vôn kế lần lượt là 3 V, 6 V, 9 V, 12 V, 15 V, 18 V, 21 V. Đọc giá trị tương ứng của cường độ dòng điện trên ampe kế. Ghi kết quả vào vở theo mẫu Bảng 1.2.

* Báo cáo kết quả thí nghiệm (số liệu minh hoạ)

Hình minh hoạ

- Từ bảng số liệu, vẽ đồ thị mô tả sự phụ thuộc của I theo U trong mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp.

- Nhận xét về mối liên hệ của I và U từ đồ thị, so sánh với kết quả lí thuyết đã biết.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 13

Câu 14

1 điểm

Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần 40 Ω ghép nối tiếp với một cuộn cảm thuần có độ tự cảm $L=\frac{0{,}4}{π}H.$ Biết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là u = 80cos100πt (V). Cường độ dòng diện hiệu dụng chạy qua đoạn mạch là

A. 1 A.

B. $\sqrt{2}A.$

C. $\frac{1}{\sqrt{2}}A.$

D. 2 A.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 14

Câu 15

1 điểm

Hình 1P.1 biểu diễn sự biến thiên theo thời gian của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều qua một linh kiện X (X là một trong ba linh kiện R, L, C) thông qua phần mềm thí nghiệm mô phỏng.

Hình minh hoạ

a) Dựa vào đồ thị Hình 1P.1, viết biểu thức u, i theo thời gian.

b) Xác định độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện, từ đó xác định tên linh kiện X.

c) Xác định thông số đặc trưng của linh kiện X.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 15

Câu 16

1 điểm

Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch gồm RLC nối tiếp gồm điện trở thuần 150 Ω, tu điện có điện dung $\frac{200}{π}μF$ và cuộn cảm thuần có độ tự cảm $\frac{2}{π}H.$ Cường độ dòng diện hiệu dụng trong mạch là 1 A. Tính:

a) Tổng trở của toàn mạch.

b) Điện áp hiệu dụng đặt vào đoạn mạch.

Xem đáp án và lời giải

Mở lời giải câu 16

Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 1. Các đặc trưng của chiều dòng điện xoay chiều có đáp án

Nội dung đề

Phần I. Tự luận

Câu 1

Câu 2

Câu 3

Câu 4

Câu 5

Câu 6

Câu 7

Câu 8

Câu 9

Câu 10

Câu 11

Câu 12

Câu 13

Câu 14

Câu 15

Câu 16

Đề cùng chủ đề