SBT Vật lí 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều | Giải SBT Vật Lí lớp 12

75 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Bài giảng Vật Lí 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Bài 12.1 trang 33 SBT Vật Lí 12: Cho điện áp tức thời giữa hai đầu một mạch điện: $u = 80 c o s 100 π t (V) .$ Điện áp hiệu dụng là

A. $80 V .$ B. $40 V .$

C. $80 \sqrt{2} V .$ D. $40 \sqrt{2} V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức điện áp hiệu dụng: $U = \frac{U_{0}}{\sqrt{2}}$

Lời giải:

Điện áp hiệu dụng $U = \frac{U_{0}}{\sqrt{2}} = \frac{80}{\sqrt{2}} = 40 \sqrt{2} (V)$

Chọn D

Bài 12.2 trang 33 SBT Vật Lí 12: Điện áp giữa hai cực một vôn kế xoay chiều là $u = 100 \sqrt{2} c o s 100 π t (V) .$ Số chỉ của vôn kế này là

A. $100 V .$ B. $141 V .$

C. $70 V .$ D. $50 V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết số chỉ vôn kế cho biết giá trị hiệu dụng của điện áp

Sử dụng biểu thức điện áp hiệu dụng: $U = \frac{U_{0}}{\sqrt{2}}$

Lời giải:

Số chỉ vôn kế cho biết giá trị hiệu dụng của điện áp $U = \frac{U_{0}}{\sqrt{2}} = \frac{100 \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 100 V$

Chọn A

Bài 12.3 trang 33 SBT Vật Lí 12: Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức $i = 2 c o s 100 π t (A) .$ Cường độ hiệu dụng của dòng điện này là

A. $\sqrt{2} A .$ B. $1 A .$

C. $2 \sqrt{2} A .$ D. $2 A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức dòng điện hiệu dụng: $I = \frac{I_{0}}{\sqrt{2}}$

Lời giải:

Dòng điện hiệu dụng: $I = \frac{I_{0}}{\sqrt{2}} = \frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2} (A)$

Chọn A

Bài 12.4 trang 33 SBT Vật Lí 12: Dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời $i = 4 c o s (100 π t + \frac{π}{6}) (A)$ có

A. pha ban đầu là $60^{0} .$

B. tần số là $100 H z .$

C. chu kì là $0, 01 s .$

D. cường độ dòng điện cực đại là $4 A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phương trình dao động điều hòa.

Lời giải:

Dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời $i = 4 c o s (100 π t + \frac{π}{6}) (A)$ có

+ Pha ban đầu $φ = \frac{π}{6} r a d = 30^{0}$

+ Tần số góc $ω = 100 π \Rightarrow T = \frac{2 π}{ω} = \frac{2 π}{100 π} = 0, 02 s$

$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0, 02} = 50 H z$

+ Cường độ dòng điện cực đại là $I_{0} = 4 A .$

Chọn D

Bài 12.5 trang 33 SBT Vật Lí 12: Dòng điện xoay chiều $i = 5 \sqrt{2} c o s 100 π t (A)$ chạy qua một ampe kế. Tần số của dòng điện và số chỉ của ampe kế là

A. $100 H z$ và $5 A .$

B. $50 H z$ và $5 A .$

C. $50 H z$ và $5 \sqrt{5} A .$

D. $100 H z$ và $5 \sqrt{2} A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết số chỉ ampe kế cho biết giá trị hiệu dụng của dòng điện

Sử dụng biểu thức tần số: $f = \frac{ω}{2 π}$

Lời giải:

Số chỉ ampe kế cho biết giá trị hiệu dụng của dòng điện $I = \frac{I_{0}}{\sqrt{2}} = \frac{5 \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 5 (A)$

Tần số: $f = \frac{ω}{2 π} = \frac{100 π}{2 π} = 50 H z$

Chọn B

Bài 12.6 trang 34 SBT Vật Lí 12: Suất điện động cảm ứng do một máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra có biểu thức $e = 200 \sqrt{2} c o s (100 π t + \frac{π}{3}) (V) .$ Chu kì của suất điện động này là

A. $0, 02 s .$ B. $314 s .$

C. $50 s .$ D. $0, 01 s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính chu kì: $T = \frac{2 π}{ω}$

Lời giải:

Chu kì: $T = \frac{2 π}{ω} = \frac{2 π}{100 π} = 0, 02 s$

Chọn A

Bài 12.7 trang 34 SBT Vật Lí 12: Điện áp tức thời giữa hai đầu một mạch điện xoay chiều là: $u = 220 \sqrt{2} c o s 100 π t (V)$ . Xác định độ lệch pha (sớm pha, trễ pha, đồng pha) của các dòng điện sau đây so với $u$ :

a) $i_{1} = 5 \sqrt{2} c o s (100 π t - \frac{π}{6}) (A)$

b) $i_{2} = 5 \sqrt{2} c o s (100 π t + \frac{π}{4}) (A)$

c) $i_{3} = - 5 \sqrt{2} c o s (100 π t - \frac{5 π}{6}) (A)$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính độ lệch pha: $φ = φ_{u} - φ_{i}$

Lời giải:

$φ = φ_{u} - φ_{i} = 0 - (- \frac{π}{6}) = \frac{π}{6} > 0 \Rightarrow φ_{u} > φ_{i}$

$i$ trễ pha hơn $u$

$φ = φ_{u} - φ_{i} = 0 - \frac{π}{4} = - \frac{π}{4} < 0 \Rightarrow φ_{u} < φ_{i}$

$i$ nhanh pha hơn $u$

$\begin{array}{l} i_{3} = - 5 \sqrt{2} c o s (100 π t - \frac{5 π}{6}) \\ = 5 \sqrt{2} c o s (100 π t - \frac{5 π}{6} + π) \\ = 5 \sqrt{2} c o s (100 π t + \frac{π}{6}) (A) \end{array}$ $φ = φ_{u} - φ_{i} = 0 - \frac{π}{6} = - \frac{π}{6} < 0 \Rightarrow φ_{u} < φ_{i}$

$i$ nhanh pha hơn $u$

Bài 12.8 trang 34 SBT Vật Lí 12: Điện áp giữa hai đầu một mạch điện : u = 200cos100πt(V). Viết biểu thức của cường độ dòng điện tức thời biết rằng cường độ hiệu dụng là 5 A và dòng điện tức thời trễ pha π/2 so với u

Phương pháp giải:

Sử dụng phương trình dao động điều hòa $i = I_{0} \cos (ω t + φ_{i})$

Lời giải:

Ta có $I_{0} = I \sqrt{2} = 5 \sqrt{2} (A)$

Dòng điện trễ pha $\frac{π}{2}$ so với $u$ $\Rightarrow φ_{i} = φ_{u} - \frac{π}{2} = - \frac{π}{2} (r a d)$

Vậy biểu thức dòng điện tức thời: $i = 5 \sqrt{2} \cos (100 π t - \frac{π}{2}) (A)$

Bài 12.9 trang 34 SBT Vật Lí 12: Cho các dòng điện tức thời:

a) $i_{1} = 5 c o s (100 π t - \frac{π}{3}) (A)$

b) $i_{2} = 8 c o s (100 π t + \frac{π}{6}) (A)$

c) $i_{3} = 4 \sqrt{2} c o s (100 π t - \frac{π}{4}) (A)$

Xác định những thời điểm tại đó các cường độ dòng điện trên dây đạt:

$1.$ giá trị cực đại hoặc cực tiểu.

$2.$ giá trị cực đại.

$3.$ giá trị $0.$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức:

+ Dòng điện đạt cực đại hoặc cực tiểu khi $ω t + φ = k π$

+ Dòng điện đạt cực đại khi $ω t + φ = k 2 π$

+ Dòng điện đạt giá trị $0$ khi $ω t + φ = (2 k + 1) \frac{π}{2}$

Bài 12.10 trang 35 SBT Vật Lí 12: Cho mạng điện gồm hai đèn mắc song song, đèn thứ nhất có ghi $220 V - 100 W;$ đèn thứ hai có ghi $220 V - 150 W .$ Các đèn đều sáng bình thường, hãy tính:

a) Công suất cực đại của các đèn.

b) Điện năng tiêu thụ (trung bình) của mạng điện đó trong $30$ ngày (ra đơn vị $W . h$ ).

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính điện năng tiêu thụ $Q = P t$

Lời giải:

a) Công suất cực đại của các đèn: $P_{1} = 100 W$ , $P_{2} = 150 W$

b) Điện năng tiêu thụ (trung bình) của mạng điện đó trong $30$ ngày (ra đơn vị $W . h$ ):

$Q = P_{1} t + P_{2} t = (P_{1} + P_{2}) t = (100 + 150) .30 .24 = {18.10}^{4} W h = 180 k W h$

Bài 12.11 trang 35 SBT Vật Lí 12: Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn có 200 vòng, diện tích mỗi vòng là 125 cm2, đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,4 T. Lúc t = 0, vectơ pháp tuyến của khung tạo với B→ một góc 30o. Cho khung quay đều với tốc độ 100π (rad/s) quanh một trục vuông góc với B→. Hãy tính suất điện động hiệu dụng và độ lớn của suất điện động trong khung khi khung quay được một góc 150°.

Phương pháp giải:

Suất điện động cảm ứng $e = - \frac{Δ Φ}{Δ t} = - Φ^{'}$

Suất điện động hiệu dụng: $E = \frac{E_{0}}{\sqrt{2}}$

Lời giải:

$Φ = Φ_{0} \cos (ω t + φ) = N B S \cos (ω t + φ)$

$\begin{array}{l} e = {[- N B S \cos (ω t + φ)]}^{'} \\ = N B S ω \sin (ω t + φ) \\ = 200.0, {4.125.10}^{- 4} .100 π \sin (100 π t + \frac{π}{6}) \\ = 100 π \sin (100 π t + \frac{π}{6}) (V) \end{array}$

$\Rightarrow E = \frac{100 π}{\sqrt{2}} = 222 V$

Độ lớn suất điện động trong khung khi khung quay được một góc $150^{0} = ω t = \frac{5 π}{6} r a d$

$| e | = | 100 π \sin (\frac{5 π}{6} + \frac{π}{6}) | = 0$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12