Lý thuyết và bài tập Vật lí Lớp 12 - Chủ đề 1: Đại cương về dòng điện xoay chiều

 φ 
n 
B  
CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 
CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 
I. Tóm lược lý thuyết 
1. Khái niệm dòng xoay chiều 
-Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của 
hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát: 
0. ( . ) ( ) os ii I c t A Trong đó: 
0
i
I (A) :cöôøngñoä doøngñieäncöïc ñaïi
i(A) : cöôøngñoä doøngñieän töùc thôøi
(rad) :phabanñaàucuûacñdñ 
2. Điện áp xoay chiều ( Hiệu điện thế xoay chiều) 
-Hiệu điện thế điện xoay chiều là hiệu điện thế biến thiên theo thời gian với quy luật của hàm số sin hay cosin 
0. ( . ) ( ) os uu U c t V . Trong đó: 
0
u
U (V) : ñieän aùpcöïc ñaïi
u(V ) : ñieän aùp töùc thôøi
(rad) :phabanñaàucuûa ñieän aùp
3. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều 
Làm: Cho khung dây dẫn phẳng có N vòng ,diện tích S quay đều với vận tốc , 
xung quanh trục vuông góc với với các đường sức từ của một từ trường đều 
có cảm ứng từ B . 
 Các đại lượng tính được: 
+ Từ thông qua khung dây: 
 = NBScos(t + ) = 0cos(t + ); = lúc t = 0. 
+ Từ thông cực đại qua khung dây: 0 = NBS. 
+ Suất điện động trong khung dây: 
e = - ’ = NBSsin(t + ) = E0cos(t + - ). 
+ Suất điện động cực đại trong khung dây (có N vòng dây) của máy phát điện: 
E0 = 0 = NBS. 
-Nếu dây khép kín có điện trở R thì cường độ dòng cảm ứng trong mạch là: 
Đây là dòng điện xoay chiều. 
Kết luận: Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. 
,n B
2
4. Tác dụng nhiệt của dòng xoay chiều 
Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian t nếu có dòng điện xoay chiều i(t) = I0cos(t + i) chạy qua là Q 
2
2 0
. .
2
I
Q I R t R t 
Công suất toả nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua ; 
I
P I R R 
2
2 0
2
5. Giá trị hiệu dụng của một số đại lượng 
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện 
không đổi sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện là như 
nhau. 
0
2
I
I 
0
2
U
U 
0
2
E
E 
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG 
1.Giá trị hiệu dụng, công suất, nhiệt lượng tỏa ra. 
Câu 1. Điện áp giữa hai cực một vôn kế xoay chiều là 100 2 100u cos t (V). Số chỉ của vôn kế này là 
A. 100V. B. 141V. C.70V. D. 50V. 
Câu 2. Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 2cos100πtπt (A). Cường độ hiệu dụng 
của dòng điện này là 
A. 2 . B. 1A. C. 2 2 A. D. 2A. 
Câu 3. Dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i = 4cos(100πt+π/6) (A) có 
A. pha ban đầu là 600. B. tần số là 100 Hz. 
C. chu kì là 0,01 s. D. cường độ dòng điện cực đại là 4A. 
Câu 4. (THPTQG 2017).Một dòng điện chạy trong một đoạn mạch có cường độ i = 4cos(2πft + π/2) (A) (f > 
0). Đại lượng f được gọi là 
A. pha ban đầu của dòng điện. B. tần số của dòng điện. 
C. tần số góc của dòng điện. D. chu kì của dòng điện. 
Câu 5. (THPTQG 2017). Ở Việt Nam, mạng điện xoay chiều dân dụng có tần số là 
A. 50π Hz. B. 100π Hz. C. 100 Hz. D. 50 Hz. 
Câu 6. (THPTQG2015). Đặt điện áp u = 200 2 cos100 t (V) vào hai đầu một điện trở thuần 100 . Công 
suất tiêu thụ của điện trở bằng 
A. 800 W B. 200 W C. 300 W D. 400 W. 
Câu 7. (ĐH-2014). Dòng điện có cường độ 2 2 cos100i t (A) chạy qua điện trở thuần 100  . Trong 
30s nhiệt lượng tỏa ra là 
A.12kJ. B.24kJ C.4243J D.8485J 
Câu 8. (THPTQG 2019). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch thì công suất tiêu thụ của đoạn 
mạch là 750W. Trong khoảng thời gian 6 giờ, điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ là 
A.4,5kW.h. B.4500kWh C.16,2kW.h D.16200kW.h 
Giá trị hiệu dụng = 
Giá trị cực đại 
2 
2. Xác định suất điện động cảm ứng. 
Câu 9. (THPTQG 2017).Khi từ thông qua một khung dây dẫn có biểu thức 0 cos
2
t

  
 thì trong 
khung dây xuấthiện một suất điện động cảm ứng có biểu thức 0 cos( ) e E t . Biết Ф0, E0 và ω là các 
hằng số dương. Giá trị của là 
A.
2
 (rad) B.0 (rad). C.
2
(rad) D. (rad) 
Câu 10. (ĐH-2013). Một khunng dây dẫn dẹt hình chữ nhật có diện tích bằng 60cm2, quay đều quanh một 
trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều có vectơ mà ứng từ vuông góc với trục quay và 
có độ lớn 0,4T, Từ thông cực đại gửi qua khung dây là 
A. 31,2.10 Wb B. 34,8.10 Wb C. 32,4.10 Wb . D. 30,6.10 Wb 
Câu 11. =1800 vòng/phút. Tại thời điểm t=0, véctơ pháp tuyến n của mặt phẳng khung dây hợp với ⃗ một 
góc 300. Từ thông cực đại gởi qua khung dây là 0,01Wb. Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện 
trong khung là 
A.e = 0,6πcos(30πt – π/6) (V) B.e = 60cos(30πt + π/3)(V) 
C.e = 0,6πcos(60πt – π/3) (V). D.e = 0,6πcos(60πt) (V) 
Câu 12. (THPT QG 2017).Một khung dây dẫn phẳng, dẹt có 200 vòng, mỗi vòng có diện tích 600 cm2. 
Khung dây quay đều quanh trục nằm trong mặt phẳng khung, trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ 
vuông góc với trục quay và có độ lớn 4,5.10-2 T. Suất điện động e trong khung có tần số 50 Hz. Chọn gốc 
thời gian lúc pháp tuyến của mặt phẳng khung cùng hướng với vectơ cảm ứng từ. Biểu thức của e là 
A. e = 119,9cos 100πt (V) B. e =169,6cos(l00πt-π/2) (V). 
C. e = 169,6cos100πt (V) D. e = 119,9cos(100πt – π/2) (V) 
3. Giá trị tức thời u và i tại các thời điểm. 
Câu 13. (THPT QG 2017).. Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch có biểu thức là u 220 2 cos 100 t
4
(V) (t tính bắng s). Giá trị của u ở thời điểm t = 5 ms là 
A.-220 V B.110 2 V C. 220V. D. - 110 2 V 
Câu 14. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là 4cos 100
4
i t A
. Tại thời điểm t = 20,18s, 
cường độ dòng điện trong mạch có giá trị bằng 
A. 0A B. 2 2 A. C.2A D.4A 
Câu 15. Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = U0cos(2πt/T). Tính từ thời điểm t = 0 s, thì 
thời điểm lần thứ 2016 mà u = 0,5U0 và đang tăng là 
A. 12089.T/6 B. 12055.T/6 C. 12059.T/6 D. 12095.T/6. 
Câu 16. (ĐH-2010)Tại thời điểm t, điện áp 200 2 cos 100 / 2u t (trong đó u tính bằng V, t tính bằng 
s) có giá trị 100 2 (V) và đang giảm. Sau thời điểm đó 1/300 (s) điện áp này có giá trị là 
A. -100 (V) B.100 3 (V) C. 100 2 (V). D.200(V) 
Câu 17. (Chuyên Vinh lần 1năm 2016). Dòng điện xoay chiều sử dụng ở Việt nam có tần số 50 Hz. Tại t = 
0, giá trị tức thời của dòng điện bằng 0. Trong giây đầu tiên, số lần giá trị tức thời của dòng điện bằng giá trị 
hiệu dụng của nó là 
A. 25 lần B. 200 lần. C. 100 lần D. 50 lần 
4. Thời gian đèn sáng và tắt. 
Câu 18. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V tần số 60Hz vào hai đầu một bóng đèn huỳnh 
quang. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn không nhỏ hơn 60 2 V. Thời gian đèn sáng trong mỗi 
nữa chu kì là 
A.
1
180
s. B.
1
90
s C.
1
160
s D.
1
240
s 
Câu 19. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V tần số 60Hz vào hai đầu một bóng đèn huỳnh 
quang. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn không nhỏ hơn 60 2 V. Thời gian đèn sáng trong mỗi 
giây chu kì là 
A.
1
3
s B.
2
3
s. C.
4
3
s D.
1
4
s 
Câu 20. Đặt vào hai đầu đèn ống điện áp xoay chiều 
100
220 2
3 2
u cos t
(V) . Biết đèn chỉ sáng khi 
điện áp tức thời có độ lớn không nhỏ hơn 110 2 V. Kể từ t = 0, thời điểm đèn sáng lần thứ 2018 là 
A.60,505s B.60,515s. C.30,275s D.30,265s 
LUYỆN TẬP 
Câu 1. Suất điện động cảm ứng do máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra có biểu thức 
e 220 2 cos(100 t 0,25 )(V) . Giá trị cực đại của suất điện động này là 
A. 220 2 V. B.110 2 V. C. 110V. D. 220V. 
Câu 2. ( ĐH – 2014). Điện áp 141 2 100u cos t (V). Có giá trị hiệu dụng bằng 
A. 141V. B. 200V. C. 100V. D. 282V. 
Câu 3. Dòng điện xoay chiều 5 2 100i cos t (A) chạy qua một ampe kế. Tần số của dòng điện và số chỉ của 
ampe kế là 
A. 100 Hz và 5A. B. 50 Hz và 5A. C. 50 Hz và 5 5 . D. 100 Hz và 5 2 A. 
Câu 4. Suất điện động cảm ứng do một máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra có biểu thức
200 2 100
3
e cos t
 V). Chu kì cùa suất điện động này là 
A. 0,02 s. B. 314 s. C. 50 s. D. 0,01 s. 
Câu 5. Điện áp giữa hai đầu một mạch điện: u = 200cos100πt (V). Biết rằng cường độ hiệu dụng là 5 A và dòng 
điện tức thời trễ pha 
2
so vớị u. Biểu thức của cường độ dòng điện tức thời là 
A. 5 2 100i cos t A . B. 5 2 100
2
i cos t A
. 
C. 5 100i cos t A . D. 5 100
2
i cos t A
. 
Câu 6. Một vòng dây có diện tích 100cm2 và điện trở 0,5Ω quay đều với tốc độ 100π (rad/s) trong từ trường đều 
có cảm ứng từ 0,1T. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là? 
A. 15J. B. 20J. C. 2J. D. 0,5J. 
Câu 7. (Chuyên Vinh 2017- 2018).Một vòng dây kín có tiết diện S =100 cm2 và điện trở R = 0, 314Ω được đặt 
trong một từ trường đều cảm ứng từ có độ lớn B = 0,1 T. Cho vòng dây quay đều với vận tốc góc ω =100 rad/s 
quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trên vòng dây 
khi nó quay được 1000 vòng là 
A.0,10 J. B.1,00 J. C.0,51 J. D.3,14 J. 
Câu 8. 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. Công suất cực đại của các đèn và điện năng tiêu thụ (trung bình) của 
mạng điện đó trong một tháng lần lượt là 
A.250W và 180kWh. B. 180W và 250kWh. C.150W và 108kWh. D.100W và 72kWh. 
Câu 9. Một khung dây dẫn có diện tích S = 50cm2 gồm 150 vòng dây quay đều với vận tốc 3000 vòng/phút 
trong một từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc trục quay của khung và có độ lớn B = 0,002 T. Suất điện 
động cực đại của suất điện động xuất hiện trong khung bằng 
A.0,47V. B.0,52V. C.0,62V. D.0,8V. 
Câu 10. Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 53,5cm2, quay đều với 
tốc độ góc là 3000 vòng/phút quanh trục xx’ trong một từ trường đều có B = 0,02 T và đường cảm ứng từ vuông 
góc với trục quay xx’. Suất điện động cực đại của suất điện động xuất hiện trong khung bằng 
A.12,5V. B.8,6V. C.9,6V. D.16,8V. 
Câu 11. (ĐH 2011). Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc  quanh một trục cố định nằm trong mặt 
phẳng khung dây, trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay của khung. Suất điện 
động cảm ứng trong khung có biểu thức e = E0cos(t +
2
).Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng 
khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc bằng 
A. 45
0
. B. 180
0
. C. 90
0
. D. 150
0
. 
Câu 12. (CĐ 2011). Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m2, gồm 200 vòng dây quay đều 
với tốc độ 20 vòng/s quanh một trục cố định trong một từ trường đều. Biết trục quay là trục đối xứng nằm trong 
mặt phẳng khung và vuông góc với phương của từ trường. Suất điện động hiệu dụng xuất hiện trong khung có độ 
lớn bằng 222 V. Cảm ứng từ có độ lớn bằng 
A. 0,50 T. B. 0,60 T. C. 0,45 T. D. 0,40 T. 
Câu 13. (ĐH-2010).một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 500 cm2. 
Khung dây quay quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ 
vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,2T. từ thông cực đại của khung là. 
A.8Wb. B.7Wb. C.5Wb. D.6Wb. 
Câu 14. Một khung dây dẫn phẳng quay đều quanh một trục cố định trong một từ trường đều. Trục quay nằm 
trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với các đường sức từ trường. Suất điện động cảm ứng cực đại trong 
khung và từ thông cực đại qua diện tích của khung lần lượt là E0 và Φ0. Tốc độ góc quay của khung là 
A. 0 0E  . B.
0
0
E
 

. C. 0
0E


 . D.
0 0
1
E
 

. 
Câu 15. Một khung dây quay đều trong từ trường B vuông góc với trục quay của khung với tốc độ n 
Câu 16. Một khung dây dẫn phẳng dẹt quay đều quanh trục nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ 
trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay . Từ thông cực đại qua diện tích khung dây bằng 
11 6
Wb
6 
, tại thời điêm t, từ thông diện tích khung dây và suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ 
lớn bằng 
11 6
Wb
12 
 và 110 2 V . Tần số của suất điện động xuất hiện trong khung là 
A.20Hz. B.15Hz. C.100Hz. D.50Hz. 
Câu 17. Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = U0cos(2πt/T). Tính từ thời điểm t = 0 s, thì thời 
điểm lần thứ 2010 mà u = 0,5U0 và đang giảm là 
A. 6031.T/6. B. 12055.T/6. C. 12059.T/6. D. 6025.T/6. 
Câu 18. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = U0cos100πt (V). Trong chu kì thứ 3 của dòng điện, các thời 
điểm điện áp tức thời u có giá trị bằng điện áp hiệu dụng là 
A. 0,0625 s và 0,0675s. B. 0,0225 s và 0,0275 s. C. 0,0025 s và 0,0075 s. D. 0,0425 s và 0,0575s. 
Câu 19. Dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có biểu thức 0 cos 100
3
i I t
 (A) (t đo bằng giây). 
Thời điểm thứ 2009 cường độ dòng điện tức thời 0
2
I
i là 
A. t = 12049/1440 (s). B. t = 24097/14400 (s). C. t = 24113/1440 (s). D. t = 22049/1440 (s). 
Câu 20. Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức 4cos120i t (A), t đo bằng giây. Tại thời điểm t1 
nào đó, dòng điện có cường độ 2 3 (A). Đến thời điểm t = t1 + 1/240 (s), cường độ dòng điện bằng 
A. 2 (A) hoặc –2 (A). B. 2 (A) hoặc 2 (A). C. – 3 (A) hoặc 2 (A). D. 3 (A) hoặc –2(A). 
Câu 21. Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có dạng 2cos100i t (A). Số lần dòng điện đổi chiều 
trong 10 s là 
A. 1000. B. 999. C. 500. D. 499. 
Câu 22. (CĐ 2013). Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch là u = 160 cos(100 t) V (t tính bằng giây). Tại thời điểm 
t1, điện áp ở hai đầu đoạn mạch có giá trị là 80 V và đang giảm, đến thời điểm t2 = t1 + 0,015 s, điện áp ở hai đầu 
đoạn mạch có giá trị bằng 
A. 40 3 V. B.80 3 V. C. 40V. D. 80V. 
Câu 23. Một đèn ống sử dụng điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V. Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp 
đặt vào đèn không nhỏ hơn 155V. Tỷ số giữa khoảng thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong 1 chu kì là 
A.0,5. B.2. C. 2 . D.3. 
Câu 24. Đặt vào hai đầu đèn ống điện áp xoay chiều u = 250cos(100πt + π)V. Biết đèn chỉ sáng khi điện áp tức 
thời có độ lớn không nhỏ hơn 125 2 V. Kể từ t = 0, thời điểm đèn tắt lần thứ 2016 là 
A.20,1525s. B.10,0675s. C.20,1475s. D.10,0725s.