Ôn tập TN THPT môn Vật lí - Chuyên đề: Bài tập vận dụng máy điện

Nội dung tài liệu: Ôn tập TN THPT môn Vật lí - Chuyên đề: Bài tập vận dụng máy điện

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHUYÊN ĐỀ ÔN TẬP BẮC NINH KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2023 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn: Toán ¯¯¯¯¯¯¯¯ CHUYÊN ĐỀ: BÀI TẬP VẬN DỤNG MÁY ĐIỆN Người biên soạn: Phạm Tuấn Hoàn Đơn vị công tác:THPT Nguyễn Đăng Đạo A. ĐỀ BÀI Câu 1: Một mạch truyền tải điện năng với công suất truyền đi không đổi P 100MW và hiệu suất truyền tải là 90%. Hao phí trên mạch truyền tải này bằng A. 10 MW. B. 90 MW. C. 40 MW. D. 60 MW. Câu 2. Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây D1 và D2 . Khi mắc hai đầu cuộn D1 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn D2 để hở có giá trị là 8 V . Khi mắc hai đầu cuộn D2 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn D1 để hở có giá trị là 2 V . Giá trị U bằng A. 16 V . B. 8 V . C. 6 V . D. 4 V . Câu 3. Điện năng được truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải là 74,4%. Biết hệ số công suất bằng 1 và công suất của máy phát không đổi. Để tăng hiệu suất truyền tải, tại nhà máy điện người ta dùng máy biến áp với hệ số tăng áp bằng 2 thì hiệu suất truyền tải là A. 82,8% B. 93,6% C. 87,2% D. 98,4% Câu 4. Khi nghiên cứu về mô hình truyền tải điện năng đi xa trong phòng thực hành, một học sinh đo đạc được điện áp khi truyền đi là 110 V, điện áp nơi tiêu thụ là 20 V với hệ số công suất của mạch tiêu thụ được xác định là 0,8. Độ giảm thế trên đường dây truyền tải của mô hình này bằng A. 83,3 V. B. 65,8 V. C. 22,1 V. D. 16,5 V. Câu 5. Điện năng được truyền từ trạm phát đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên U 100kV thì hao phí trên đường dây giảm 4 lần. Coi công suất điện truyền đi là không đổi và hệ số công suất luôn bằng 1. Nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên U 200 kV thì điện năng hao phí trên đường dây giảm A. giảm 9 lần. B. giảm 16 lần. C. giảm 12 lần. D. giảm 8 lần. Câu 6. Một máy phát điện xoay chiều ba pha đang hoạt động ổn định. Suất điện động trong ba cuộn dây của phần ứng có giá trị e1 , e2 và e3 . Ở thời điểm mà e1 40 V thì e2 e3 40 V. Giá trị cực đại của e1 là C. 40,2 V. B. 51,9 V. C. 46,2 V. D. 45,1 V. Câu 7. Cuộn sơ cấp của một máy biến áp có 192 vòng. Hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 240 V, điện áp hiệu dụng trên hai đầu cuộn thứ cấp là 120 V. Để điện áp hiệu dụng trên hai đầu cuộn thứ cấp là 125 V thì phải quấn thêm vào cuộn thứ cấp A. 6 vòng.B. 4 vòng.C. 5 vòng. D. 7 vòng. Câu 8. Một máy biến áp lí tường có cuộn sơ cấp 800 vòng dây được mắc vào mạng diện xoay chiều có diện áp hiệu dụng 210 V . Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 630 V . Số vòng dây của cuộn thứ cấp lả A. 2400. B. 2200. C. 2000. D. 1100.
2. Câu 9. Một người định cuốn một máy tăng thế từ điện áp 110 (V) lên 220 (V) vói lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ. Biết số vòng dây của các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với điện áp nguồn là U 1 110( V) thì điện áp cuộn thứ cấp đo được là U 2 264(V ) . Số vòng dây bị cuốn ngược là: A. 11 B. 20 C. 10 D. 22. Câu 10. Một đường dây tải điện một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km . Giả thiết dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất 2,5.10 8(m) và có tiết diện 0,5 cm2 . Điện áp hiệu dụng và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U 6(kV ),P 540(kW ) . Hệ số công suất của mạch điện là cos 0,9. Hiệu suất quá trình truyền tải điện năng bằng: A. 88,9%. B. 84,6%. C. 86,4%. D. 94,4%. Câu 11. Một máy phát điện xoay chiều có roto gồm 2 cặp cực. Roto quay với tốc độ 30 (vòng/s). Stato gồm các cuộn dây mắc nối tiếp, mỗi cuộn có 50 vòng. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn dây. Từ thông 1 cực đại qua mỗi vòng dây là (Wb) . Máy phát điện được nối với mạch ngoài gồm tụ điện có điện 60 10 3 dung C (F ) và điện trở R 100 3() mắc nối tiếp. Công suất tỏa nhiệt của mạch ngoài là: 12 A. 200 3 W. B. 50 3 W . C. 400 3 W. D. 49,5 W. Câu 12. Một động cơ không đồng bộ hoạt động bình thường khi mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220 (V). Biết động cơ có công suất cơ học 167,2 (W), hệ số công suất 0,88; điện trở thuần R 55() . Biết rằng hiệu suất sử dụng của động cơ là lớn nhất. Cường độ dòng điện định mức của động cơ là: A. 1,52( A) . B. 0,95 (A). C. 2 (A). D. 1,74( A) . Câu 13. Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng dây và cuộn dây thứ cấp gồm 500 vòng dây. Đặt vào hai đâu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng 200 V . Ô cuộn thứ cấp có 50 vòng dây bị quấn ngược, điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở bằng A. 120 V . B. 80 V . C. 111 V . D. 100 V . Câu 14. Một máy phát điện xoay chiều một pha 2 cặp cực với 4 cuộn dây có suất điện động hiệu dụng 220 V, tần số 50 Hz. Biết từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5 mWB Vận tốc quay của rôto và số vòng dây của mỗi cuộn dây trong phần ứng là A. 3000 vòng/phút và 49,5 vòng. B. 50 vòng/giây và 99 vòng. C. 1500 vòng/ phút và 49,5 vòng. D. 25 vòng/giây và 99 vòng. Câu 15. Một đường dây tải điện có công suất hao phí trên đường dây là 500 W. Sau đó người ta mắc thêm vào mạch một tụ điện sao cho công suất hao phí giảm đến giá trị cực tiểu và bằng 320 W (công suất và điện áp truyền đi không đổi). Hệ số công suất của mạch điện lúc đầu là A. 0,7. B. 0,8. C. 0,6. D. 0,9. B. HƯỚNG DẪN GIẢI VẬN DỤNG MÁY ĐIỆN Câu 1: Một mạch truyền tải điện năng với công suất truyền đi không đổi P 100MW và hiệu suất truyền tải là 90%. Hao phí trên mạch truyền tải này bằng A. 10 MW. B. 90 MW.C. 40 MW. D. 60 MW. Hướng dẫn: Chọn A.
3. Hao phí trên mạch truyền tải P 1 H P P 1 0,9 . 100 10MW Câu 2. Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây D1 và D2 . Khi mắc hai đầu cuộn D1 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn D2 để hở có giá trị là 8 V . Khi mắc hai đầu cuộn D2 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn D1 để hở có giá trị là 2 V . Giá trị U bằng A. 16 V . B. 8 V . C. 6 V . D. 4 V . Hướng dẫn giải D U 2 1 U 4V . Chọn D D2 8 U Câu 3. Điện năng được truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải là 74,4%. Biết hệ số công suất bằng 1 và công suất của máy phát không đổi. Để tăng hiệu suất truyền tải, tại nhà máy điện người ta dùng máy biến áp với hệ số tăng áp bằng 2 thì hiệu suất truyền tải là A. 82,8% B. 93,6% C. 87,2% D. 98,4% Hướng dẫn giải P P Ptt 100 (1) 100 74,4 25,6 (3) 74,4 (2) 100 (1) 100 H (5) H (4) P U P 25,6 U 2 1 2 H 93,6. Chọn B P U P 100 H cos 1 2 R Câu 4: Khi nghiên cứu về mô hình truyền tải điện năng đi xa trong phòng thực hành, một học sinh đo đạc được điện áp khi truyền đi là 110 V, điện áp nơi tiêu thụ là 20 V với hệ số công suất của mạch tiêu thụ được xác định là 0,8. Độ giảm thế trên đường dây truyền tải của mô hình này bằng A. 83,3 V. B. 65,8 V. C. 22,1 V. D. 16,5 V. Hướng dẫn: Chọn A.   U Utt cos tt  U Từ giản đồ vecto, ta có 2 2 2 U U U tt 2U tt U cos tt 2 2 110 U 2 20 2. 20 U 0,8 U 2 32 U 9600 0 → U 83,3V
4. Câu 5: Điện năng được truyền từ trạm phát đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên U 100kV thì hao phí trên đường dây giảm 4 lần. Coi công suất điện truyền đi là không đổi và hệ số công suất luôn bằng 1. Nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên U 200 kV thì điện năng hao phí trên đường dây giảm A. giảm 9 lần. B. giảm 16 lần. C. giảm 12 lần. D. giảm 8 lần. Hướng dẫn: Chọn A. Hao phí P trong quá trình truyền tải dưới điện áp U : 1 P : U 2 2 U 100 → 4→ U 100 kV U Khi tăng điện áp truyền đi lên U U 200 kV Hao phí trên dây giảm : 2 2 U 200 100 200 9 U 100 Câu 6: Một máy phát điện xoay chiều ba pha đang hoạt động ổn định. Suất điện động trong ba cuộn dây của phần ứng có giá trị e1 , e2 và e3 . Ở thời điểm mà e1 40 V thì e2 e3 40 V. Giá trị cực đại của e1 là C. 40,2 V. B. 51,9 V.C. 46,2 V. D. 45,1 V. Hướng dẫn: Chọn C. Suất điện động trong các pha của máy phát điện 2 2 e1 E0 cos t , e2 E0 cos t và e3 E0 cos t 3 3 Theo giả thuyết bài toán 2 2 2 → e2 e3 E0 cos t cos t 2E0 sin t sin 3 3 3 e2 e3 40 V 2 → 2E sin t sin 40V 0 3 Kết hợp với 1 2 tan t 2E sin t sin 40 t 0 3 6 e1 E0 cost 40V → 3 V → → E cost 40 1 0 tan t t 3 6 40 → E 46V 0 2 2sin sin 6 3 Câu 7. Cuộn sơ cấp của một máy biến áp có 192 vòng. Hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 240 V, điện áp hiệu dụng trên hai đầu cuộn
5. thứ cấp là 120 V. Để điện áp hiệu dụng trên hai đầu cuộn thứ cấp là 125 V thì phải quấn thêm vào cuộn thứ cấp A. 6 vòng.B. 4 vòng.C. 5 vòng.D. 7 vòng. Hướng dẫn N 1 U 1 240 N 1 Trường hợp 1: N 1 192; U 1 240V , U 2 120V 2 N 2 96. N 2 U 2 120 2 N U 240 N Trường hợp 2: N 192; U 240V , U 125V 1 1 1,92 N 1 100. 1 1 2 2 N 2 U 2 125 1,92 Số vòng dây cần quấn thêm vào cuộn thứ cấp là: N 2 N 2 4 . Đáp án B Câu 8. Một máy biến áp lí tường có cuộn sơ cấp 800 vòng dây được mắc vào mạng diện xoay chiều có diện áp hiệu dụng 210 V . Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 630 V . Số vòng dây của cuộn thứ cấp lả A. 2400. B. 2200. C. 2000. D. 1100. Hướng dẫn N 2 U 2 N 2 630 N 2 2400 . Chọn A N 1 U 1 800 210 Câu 9. Một người định cuốn một máy tăng thế từ điện áp 110 (V) lên 220 (V) vói lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ. Biết số vòng dây của các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Khi thử máy với điện áp nguồn là U 1 110( V) thì điện áp cuộn thứ cấp đo được là U 2 264(V ) . Số vòng dây bị cuốn ngược là: A. 11 B. 20 C. 10 D. 22. Hướng dẫn N N N N N 1 132 1 2 1,2 1 2 1,2 U U 110 220 N 264 1 2 2 N 2n N 132 2n 264 1 2 n 11 vòng. Chọn A U 1 U 2 110 264 Câu 10. Một đường dây tải điện một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km . Giả thiết dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất 2,5.10 8(m) và có tiết diện 0,5 cm2 . Điện áp hiệu dụng và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U 6(kV ),P 540(kW ) . Hệ số công suất của mạch điện là cos 0,9. Hiệu suất quá trình truyền tải điện năng bằng: A. 88,9%. B. 84,6%. C. 86,4%. D. 94,4%. Hướng dẫn l 2,5.10 8.6.103 Đường dây tải điện 1 pha có 2 dây nên R 2. 2. 6  S 0,5.10 4
6. P 540.103 I 100 (A) U cos 6.103.0,9 P I 2R 1002.6 60000W 60kW Ptt P P 540 60 480 (kW) P 480 8 H tt 88,9%. Chọn A P 540 9 Câu 11. Một máy phát điện xoay chiều có roto gồm 2 cặp cực. Roto quay với tốc độ 30 (vòng/s). Stato gồm các cuộn dây mắc nối tiếp, mỗi cuộn có 50 vòng. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn dây. Từ thông 1 cực đại qua mỗi vòng dây là (Wb) . Máy phát điện được nối với mạch ngoài gồm tụ điện có điện 60 10 3 dung C (F ) và điện trở R 100 3() mắc nối tiếp. Công suất tỏa nhiệt của mạch ngoài là: 12 A. 200 3 W. B. 50 3 W . C. 400 3 W. D. 49,5 W. Hướng dẫn f np 30.2 60 (Hz)  2 f 2 .60 120 (rad/s) 50 E N   2. .120 200 (V) 0 0 60 1 1 ZC 100  C 10 3 120 . 12 2 E 2R 100 2 .100 3 P 50 3 (W). Chọn B 2 2 2 R Z 2 C 100 3 100 Câu 12. Một động cơ không đồng bộ hoạt động bình thường khi mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220 (V). Biết động cơ có công suất cơ học 167,2 (W), hệ số công suất 0,88; điện trở thuần R 55() . Biết rằng hiệu suất sử dụng của động cơ là lớn nhất. Cường độ dòng điện định mức của động cơ là: A. 1,52( A) . B. 0,95 (A). C. 2 (A). D. 1,74( A) . Hướng dẫn 2 2 I 2A H 50% UI cos I R P 220.I .0,88 I .55 167,2 . Chọn A c I 1,52A H 50% Câu 13. Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng dây và cuộn dây thứ cấp gồm 500 vòng dây. Đặt vào hai đâu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng 200 V . Ô cuộn thứ cấp có 50 vòng dây bị quấn ngược, điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở bằng A. 120 V . B. 80 V . C. 111 V . D. 100 V . Hướng dẫn giải U N 2n U 500 2.50 2 2 2 U 80V . Chọn B U N 200 1000 2 1 1 Câu 14. Một máy phát điện xoay chiều một pha 2 cặp cực với 4 cuộn dây có suất điện động hiệu dụng 220 V, tần số 50 Hz. Biết từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5 mWB Vận tốc quay của rôto và số vòng dây của mỗi cuộn dây trong phần ứng là
7. A. 3000 vòng/phút và 49,5 vòng. B. 50 vòng/giây và 99 vòng. C. 1500 vòng/ phút và 49,5 vòng. D. 25 vòng/giây và 99 vòng. Hướng dẫn np 60 f Tốc độ quay của rôto: f n 1500 (vòng/ phút) 60 p max Từ thông max  BS E0 220 2 V E0 NBS N 198 vòng → Số vòng dây của mỗi cuộn dây phần ứng là: N0 = N/4 = 49,5 vòng. Đáp án: C Câu 15. Một đường dây tải điện có công suất hao phí trên đường dây là 500 W. Sau đó người ta mắc thêm vào mạch một tụ điện sao cho công suất hao phí giảm đến giá trị cực tiểu và bằng 320 W (công suất và điện áp truyền đi không đổi). Hệ số công suất của mạch điện lúc đầu là A. 0,7. B. 0,8. C. 0,6. D. 0,9. Lời giải: P 2R 1 Công suất hao phí P P ~ U 2cos2 cos2 Lúc đầu: P1 500 W , lúc sau: P2min 320 W cos 2 max 1 P cos2 320 Suy ra: 1 2 cos .1 0,8. P 2 1 500 2 cos 1