Bài tập nâng cao môn Vật lý Lớp 12 - Phần Truyền tải điện năng

Nội dung text: Bài tập nâng cao môn Vật lý Lớp 12 - Phần Truyền tải điện năng

1. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG KHÓ ( DÀNH CHO HS ĐẠT ĐIỂM 9+10) Câu 1: Để giảm điện áp trên đường dây tải điện 100 lần thì cần tăng điện áp ở nơi phát lên bao nhiêu lần. Biết rằng công suất ở nơi tiêu thụ không thay đổi, điện áp trên đường dây tải điện cùng pha với dòng điện chạy trên dây và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp ở nới phát A.9,01 B.8,99 C.8,515 D.9,125 Câu 2: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện ap hiệu dụng 200V thì sinh ra công suất cơ là 320W Biết điện trở thuần của day quấn động cơ là 20 ôm và hệ số công suất của động cơ là 0,89 Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy trong động cơ là A.4,4A B.1,8A C.2,5A D.4A Câu 3: Với cùng một công suất cần truyền tải và cùng một mạch tiêu thụ, lúc đầu hiệu điện thế hiệu dụng ở nơi truyền đi U thì hiệu suất truyền tải điện là 60%. Nếu tăng hiệu điện thế hiệu dung nơi truyền tải lên 100U thì hiệu suất truyền tải điện là: A. 94% B. 99,6% C.99,9% D.99,994% Câu 4: Trong quá trình truyền tải điện năng từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ (tải) luôn được giữ không đổi. Khi hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu tải là U thì độ giảm thế trên đường dây bằng 0,1U Giả sử hệ số công suất nơi tiêu thụ bằng 1. Để hao phí truyền tải giảm đi 100 lần so với trường hợp đầu thì phải nâng hiệu điện thế hai đầu máy phát điện lên đến bao nhiêu? Câu 5: Điện năng từ một trạm phát điện đến một nơi tiêu thụ điện bằng một đường dây truyền tải một pha có điện trở không đổi. Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải là U thì hiệu suất truyền tải điện năng là 80%. Coi hệ số công suất của mạch truyền tải bằng 1 và công suất tới nơi tiêu thụ không đổi. Để hiệu suất truyền tải điện năng là 90% thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải là 3 5 4 A. U B. U C. U D. 1,5U 5 3 3 Câu 6 :Công suất hao phí trên đường dây tải là 500W. Sau đó người ta mắc vào mạch tụ điện nên công suất hao phí giảm đến cực tiểu 245W. Tìm hệ số công suất lúc đầu. A. 0,65 B. 0,80 C. 0,75 D. 0,70 Câu 7: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến một khu tái định cư. Các kỹ sư tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân được nhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là đáng kể, các hộ dân tiêu thụ điện như nhau. Nếu điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho: A. 164 hộ dân. B. 324 hộ dân C. 252 hộ dân D. 180 hộ dân Câu 8: Khi thay thế dây truyền tải điện năng bằng một dây khác có cùng chất liệu nhưng đường kính tăng gấp đôi thì hiệu suất tải điện là 91%. Vậy khi thay thế dây truyền tải bằng loại dây cùng chất liệu nhưng có đường kính gấp ba lần thì hiệu suất truyền tải điện khi đó là bao nhiêu ? Biết rằng công suất và điện áp nơi sản xuất là không đổi: 1
2. A. 94% B. 96% C. 92% D. 95% Câu 9: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5 A và hệ số công suất của động cơ là 0,8 . Biết rằng công suất hao phí của động cơ là 11 W. Hiệu suất của động cơ (tỉ số giữa công suất hữu ích và công suất tiêu thụ toàn phần) là A. 80% B. 90% C. 92,5% D. 87,5 % Câu 10: Đặt vào hai đầu một điện trở thuần một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị cực đại U 0 công suất tiêu thụ trên R là P. Khi đặt vào hai đầu điện trở đó một hiệu điện thế không đổi có giá trị U0 thì công suất tiêu thụ trên R là A. PB. 2P C. P2 D. 4P Câu 11: Cho mạch điện gồm một động cơ điện ghép nối tiếp với một tụ điện. Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U 100 V , tần số không đổi thì hệ số công suất của mạch là 0,9. Động cơ hoạt động bình thường với hiệu suất 80 %, hệ số công suất là 0,75. Động cơ có điện trở hoạt động r 10  . Cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ bằng A. 2,0 A B. C.1,2 D.A 2,4 A 1,8 A Câu 12: Một động cơ điện có công suất P không đổi khi được mắc vào nguồn xoay chiều tần số f và giá trị hiệu dụng U không đổi. Điện trở của cuộn dây động cơ là R và hệ số tự cảm là L với 2 .f.L = R. Ban đầu động cơ chưa được ghép nối tiếp với tụ C thì hiệu suất động cơ đạt 60%. Hỏi nếu mắc nối tiếp với động cơ một tụ điện có điện dung C thỏa mãn  2.C.L = 1 thì hiệu suất của động cơ là bao nhiêu? Coi hao phí của động cơ chủ yếu do cuộn dây động cơ có điện trở R. Câu 13: Điện năng ở một trạm điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 20kV. Hiệu suất của quá trình tải điện là H 1 = 80%. Biết rằng công suất truyền tải đến nơi tiêu thụ là không đổi. muốn hiệu suất tăng lên đến H = 95% ta phải: A. Tăng hiệu điện thế lên đến 36,7 kV. B. Tăng hiệu điện thế lên đến 40 kV. C. Giảm hiệu điện thế xuống còn 5 kV. D. Giảm hiệu điện thế xuống còn 10 kV. Câu 14. Điên áp giữa 2 cực của máy phát điện cần tăng lên bao nhiêu lần để công suất hao phí giảm 100 lần với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi và khi chưa tăng thi độ giảm điện áp trên đường dây bằng 15% điện giữa hai cực máy phát. Coi cường độ dòng điện luôn cùng pha với điện áp. A. 10 lần B. 8,515 lần. C. 10,515 lần. D. Đáp án khác Câu 15. Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ tram phát điện cách nơi tiêu thu 10km bằng dây dẫn kim loại có điên trở suất = 2,5.10 -8 m, tiết diện 0,4cm 2. Hệ số công suất của mạch điện 0,9. Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 500kw. Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là: C 92,28%. D. 99,14%. Câu 16. người ta truyền tải điện năng từ A đến B.ở A dùng một máy tăng thế và ở B dùng hạ thế, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40Ω.cường độ dòng điện trên dây là 50A.công suất hao phí bằng trên dây bằng 5% công suất tiêu thụ ở B và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp của mấy hạ thế là 200V .biết dòng điện và hiệu thế luôn cùng pha và bỏ qua hao phí trên máy biến thế.tỉ số biến đổi của mấy hạ thế là: 2
3. A:0,005 B:0.05 c:0,01 D:0.004 Câu 17. Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế. Cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi. Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ A. 9,1 lần. B. lần10. C. 10 lần. D. 9,78 lần. Câu 18. Điện năng ở một trạm điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 20kV, hiệu suất trong quá trình truyền tải là H1 = 80%. Coi công suất truyền tải ở trạm là không đổi, muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến H = 95% thì ta phải A. giảm hiệu điện thế xuống còn 5kV. B. giảm hiệu điện thế xuống còn10kV. C. tăng hiệu điện thế lên đến 80kV. D. tăng hiệu điện thế lên đến 40kV Câu 19. Một động cơ điện xoay chiều sản ra công suất cơ học 7,5kW và có hiệu suất 80%. Mắc động cơ nối tiếp với một cuộn cảm rồi mắc chúng vào mạng điện xoay chiều.giá trị hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu động cơ là U M biết rằng dòng điện qua động cơ có cường độ hiệu dụng I = 40A và trễ pha với uM một góc / 6 . Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn cảm UL = 125V và sớm pha so với dòng điện qua cuộn cảm là / 3 . Tính hiệu điện thế hiệu dụng của mạng điện và độ lệch pha của nó so với dòng điện. A. 383V; 400 B. 833V; 450 C. 383V; 390 D. 183V; 390 Câu 20: Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm bốn nhánh nhưng chỉ có hai nhánh được quấn hai cuộn dây. Khi mắc một cuộn dây vào điện áp xoay chiều thì các đường sức từ do nó sinh ra không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho ba nhánh còn lại. Khi mắc cuộn 1 (có 1000 vòng) vào điện áp hiệu dụng 60 V thì ở cuộn 2 khi để hở có điện áp hiệu dụng là 40 V. Số vòng dây của cuộn 2 là: A. 2000 vòng. B. 200 vòng. C. 600 vòng. D.400 vòng. Câu 21: Một máy tăng áp lí tưởng có điện áp hai đầu cuộn sơ cấp ổn định. Nếu ta tăng số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp lên một số vòng như nhau thì điện áp hai đầu cuộn thứ sẽ: A. tăng. B. Giảm. C. có thể tăng hoặc giảm. D. chưa kết luận được. Câu 22: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U 1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng 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 nguồn thứ cấp đo được U 2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U 1 = 110V. Số vòng dây bị cuốn ngược là: A 20 B 11 C . 10 D 22 Câu 23: Khi truyền điện năng có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêu thụ thì công suất hao phí trên đường dây là ∆P. Để cho công suất hao phí trên đường dây chỉ còn là P (với n > 1), ở nơi phát điện người ta sử dụng một máy biến áp (lí tưởng) có tỉ số giữa số vòng n dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là 3
4. 1 1 A. B. C. n D. n n n Câu 24: Trong giờ học thực hành , một học sinh quấn máy biến áp với điện áp sơ cấp là không đổi. Khi quấn các vòng dây thứ cấp do sơ ý, học sinh này quên không đếm số vòng dây nên đã dừng lại và đo điện áp thứ cấp để hở được 13V. Học sinh này tiếp tục quấn thêm 27 vòng cho cuộn thứ cấp rồi đo điện áp thứ cấp được 17,5 V. Biết rằng hao phí trên biến áp là không đáng kể. Số vòng dây đã quấn cho cuộn thứ cấp là: A. 78 vòng dây B. 105 vòng dây C. 51 vòng dây D. 130 vòng dây Câu 25: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lý tưởng ( bỏ qua hao phí ) một một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V. Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt n vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm n vòng dây thì điện áp đó là 2U. Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của cuộn này bằng: (ĐH A2010) A. 100V B. 200V C. 220V D. 110V Câu 26: Một máy biến áp gồm cuộn sơ cấp là một ống dây có N 1 = 1000 vòng dây, điện trở hoạt 1 động là r = 30Ω, hệ số tự cảm L = H. Cuộn thứ cấp có N 2 = 50 vòng dây. Đặt vào hai đầu 2,5 cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có phương trình u = 2202 cos100πt (V). Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là: A. 8,8V B. 112 V C. 11V D. 8,82 V Câu 27: Một máy biến thế lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện bằng nhau, hai nhánh được cuốn hai cuộn dây. Khi mắc một hiệu điện thế xoay chiều vào một cuộn thì các đường sức do nó sinh ra không bị thoát ra ngoài và được chia đều cho hai nhánh còn lại. Khi mắc cuộn 1 vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 240V thì cuộn 2 để hở có hiệu điện thế U 2. Hỏi khi mắc vào cuộn 2 một hiệu điện thế U2 thì ở cuộn 1 để hở có hiệu điện thế bao nhiêu? Biết rằng điện trở của các cuộn dây không đáng kể. A. 40V B. 60V C. 120V D. 30V 4