Đề ôn tập Vật lí số 21: Máy biến áp và dòng điện xoay chiều

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Trừ khi nêu hiệu suất, hãy coi máy biến áp là lí tưởng. Một máy có N₁=600 vòng, N₂=1 500 vòng, điện áp hiệu dụng sơ cấp U₁=120 V. Dùng U₂/U₁=N₂/N₁ và U₁I₁=U₂I₂ cho máy lí tưởng. Điện áp hình sin có U₀=√2U hiệu dụng.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng chủ yếu nào? A. Cảm ứng điện từ giữa hai cuộn dây; B. Nhiệt điện; C. Quang điện; D. Tán sắc ánh sáng.
2. Câu 2. Máy biến áp lí tưởng có tỉ số N₂/N₁=2,5 và U₁=120 V. Điện áp hiệu dụng thứ cấp là: A. 48 V; B. 300 V; C. 120 V; D. 600 V.
3. Câu 3. Máy biến áp được gọi là tăng áp khi: A. N₂<N₁; B. U₂<U₁; C. U₂>U₁; D. công suất đầu ra lớn hơn đầu vào.
4. Câu 4. Máy lí tưởng tăng điện áp theo hệ số 2,5. Tỉ số dòng điện I₂/I₁ là: A. 2,5; B. 1; C. 6,25; D. 0,40.
5. Câu 5. Cuộn thứ cấp U₂=300 V cấp cho điện trở 60 Ω. Dòng hiệu dụng qua tải là: A. 0,20 A; B. 5,0 A; C. 18 000 A; D. 360 A.
6. Câu 6. Với tải trên, công suất ra là: A. 1 500 W; B. 60 W; C. 300 W; D. 18 000 W.
7. Câu 7. Máy biến áp lí tưởng truyền công suất 1 500 W ở đầu vào U₁=120 V. Dòng sơ cấp là: A. 0,080 A; B. 5,0 A; C. 12,5 A; D. 18 000 A.
8. Câu 8. Với điện áp hình sin U₀=120√2 V, điện áp hiệu dụng bằng: A. 120√2 V; B. 240 V; C. 60 V; D. 120 V.
9. Câu 9. Dòng xoay chiều hình sin có tần số 50 Hz. Chu kì của nó là: A. 0,020 s; B. 50 s; C. 100 s; D. 0,50 s.
10. Câu 10. Máy biến áp lí tưởng cần từ thông biến thiên. Vì vậy, khi cấp điện áp một chiều ổn định vào sơ cấp, sau quá độ ban đầu: A. điện áp thứ cấp tăng đều mãi; B. không có suất điện động cảm ứng duy trì ở thứ cấp; C. máy luôn hoạt động như khi cấp xoay chiều; D. tần số thứ cấp tự tăng.
11. Câu 11. Khi truyền cùng công suất hữu ích trên đường dây, tăng điện áp truyền tải giúp giảm hao phí nhiệt chủ yếu vì: A. điện trở dây biến mất; B. dây không còn nóng lên; C. dòng điện giảm và hao phí I²R nhỏ hơn; D. tần số dòng điện bằng không.
12. Câu 12. Lõi thép kĩ thuật điện thường ghép từ các lá mỏng cách điện với nhau nhằm giảm: A. điện trở tải; B. số vòng cuộn dây; C. tần số nguồn; D. dòng điện xoáy trong lõi.
13. Câu 13. Máy biến áp lí tưởng có U₁=220 V, N₁=1 100 vòng, N₂=550 vòng. U₂ bằng: A. 110 V; B. 440 V; C. 220 V; D. 55 V.
14. Câu 14. Máy lí tưởng có U₁=100 V, I₁=3,0 A, U₂=300 V. I₂ bằng: A. 9,0 A; B. 1,0 A; C. 3,0 A; D. 0,50 A.
15. Câu 15. Một máy nhận P₁=1 500 W và có hiệu suất 80%. Công suất ra là: A. 1 875 W; B. 750 W; C. 1 200 W; D. 80 W.
16. Câu 16. Trong máy phát điện xoay chiều đơn giản, suất điện động đổi dấu theo thời gian vì: A. điện trở cuộn dây đổi dấu; B. cuộn dây quay làm từ thông và tốc độ biến thiên từ thông thay đổi tuần hoàn; C. số vòng dây luân phiên tăng giảm; D. điện tích tự đổi dấu trong dây.
17. Câu 17. Với điện trở thuần mắc vào nguồn xoay chiều, công suất trung bình có thể tính bằng: A. P=U hiệu dụng I hiệu dụng; B. P=U₀I₀; C. P=U hiệu dụng/I hiệu dụng; D. P=I₀/U₀.
18. Câu 18. Máy biến áp lí tưởng có thể thay đổi trực tiếp đại lượng nào giữa hai cuộn? A. Điện tích nguyên tố; B. Khối lượng electron; C. Tần số nguồn; D. Điện áp và cường độ dòng điện theo tỉ số vòng dây.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Quan hệ máy biến áp

1. Với máy lí tưởng, U₂/U₁=N₂/N₁.
2. N₂>N₁ thì máy tăng áp trong mô hình lí tưởng.
3. Máy tăng áp lí tưởng đồng thời làm I₂/I₁ lớn hơn 1.
4. Máy biến áp cần từ thông biến thiên để tạo suất điện động cảm ứng.

Câu 2. Tải và công suất

1. Tải điện trở 60 Ω ở 300 V có I=5,0 A.
2. Công suất của tải trên là 1 500 W.
3. Trong máy lí tưởng, công suất vào lớn hơn công suất ra.
4. Nếu P=1 500 W ở U₁=120 V thì I₁=12,5 A.

Câu 3. Dòng xoay chiều hình sin

1. U₀=√2U hiệu dụng đối với điện áp hình sin.
2. Ở f=50 Hz, T=0,020 s.
3. U₀ và U hiệu dụng luôn bằng nhau trong nguồn hình sin khác không.
4. Máy biến áp lí tưởng giữ nguyên tần số giữa sơ cấp và thứ cấp.

Câu 4. Hiệu suất và thiết bị

1. Hiệu suất η=P₂/P₁.
2. Máy có P₁=1 500 W và η=80% cho P₂=1 200 W.
3. Lá lõi thép cách điện làm tăng dòng điện xoáy trong lõi.
4. Giảm dòng điện truyền tải ở cùng điện trở dây giúp giảm hao phí I²R.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Một đoạn đường dây có điện trở tổng cộng 4,0 Ω mang dòng hiệu dụng 5,0 A. Tính công suất hao phí nhiệt trên dây (W).
2. Câu 2: Cuộn thứ cấp 360 V nối với tải thuần trở 90 Ω. Tính dòng hiệu dụng (A).
3. Câu 3: Máy lí tưởng truyền công suất 1 440 W khi U₁=240 V. Tính dòng sơ cấp (A).
4. Câu 4: Nguồn hình sin có U hiệu dụng=230 V. Tính điện áp cực đại U₀, làm tròn đến V nguyên gần nhất.
5. Câu 5: Tính chu kì của dòng điện xoay chiều tần số 60 Hz (s), ghi 3 chữ số có nghĩa.
6. Câu 6: Máy nhận công suất 2,00 kW với hiệu suất 85%. Tính công suất đầu ra (W).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. A. Dòng xoay chiều ở sơ cấp tạo từ thông biến thiên trong lõi; từ thông này cảm ứng suất điện động ở cuộn thứ cấp.
2. Câu 2. B. U₂=U₁N₂/N₁=120×2,5=300 V. Điện áp tỉ lệ với số vòng thứ cấp.
3. Câu 3. C. Tăng áp nghĩa là điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp; máy lí tưởng đạt điều này khi N₂>N₁.
4. Câu 4. D. Công suất được bảo toàn trong máy lí tưởng nên U₁I₁=U₂I₂; điện áp gấp 2,5 thì dòng thứ cấp bằng 1/2,5=0,40 dòng sơ cấp.
5. Câu 5. B. Tải thuần trở: I₂=U₂/R=300/60=5,0 A.
6. Câu 6. A. P₂=U₂I₂=300×5,0=1 500 W; tương đương U²/R.
7. Câu 7. C. P₁=U₁I₁ nên I₁=1 500/120=12,5 A.
8. Câu 8. D. Đối với hình sin, U hiệu dụng=U₀/√2=120√2/√2=120 V.
9. Câu 9. A. T=1/f=1/50=0,020 s; đây là thời gian của một chu kì dao động.
10. Câu 10. B. Khi điện áp một chiều đã ổn định, từ thông không còn biến thiên tuần hoàn nên không cảm ứng điện áp duy trì ở thứ cấp.
11. Câu 11. C. Với cùng công suất P=UI, tăng U làm I giảm; hao phí trên điện trở đường dây P hao=I²R vì thế giảm.
12. Câu 12. D. Các lá mỏng cách điện chia đường đi của dòng điện xoáy, hạn chế dòng cảm ứng tuần hoàn và nhiệt hao phí.
13. Câu 13. A. Tỉ số vòng dây N₂/N₁=550/1 100=0,5; do đó U₂=220×0,5=110 V.
14. Câu 14. B. Bảo toàn công suất: I₂=U₁I₁/U₂=100×3/300=1,0 A.
15. Câu 15. C. η=P₂/P₁ nên P₂=0,80×1 500=1 200 W.
16. Câu 16. B. Khi cuộn quay, góc giữa pháp tuyến và từ trường biến đổi tuần hoàn; suất điện động cảm ứng đổi dấu theo chiều biến thiên.
17. Câu 17. A. Với điện trở thuần, hệ số công suất bằng 1 nên P trung bình=U hiệu dụng I hiệu dụng.
18. Câu 18. D. Máy biến áp làm thay đổi điện áp; dòng điện cũng đổi theo tỉ số ngược trong mô hình lí tưởng, còn tần số được giữ nguyên.

Phần II

1. Câu 1: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Máy tăng áp lí tưởng tăng U thì giảm I theo tỉ lệ nghịch để giữ công suất.
2. Câu 2: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. P₂=300×5=1 500 W; máy lí tưởng có P₁=P₂ và I₁=P/U₁=12,5 A.
3. Câu 3: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Với sin, U₀=√2U; máy biến áp đổi biên độ điện áp chứ không đổi tần số.
4. Câu 4: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Các lá lõi mỏng cách điện làm giảm dòng điện xoáy; tổn hao dây giảm theo I²R.

Phần III

1. Câu 1: 100 W. Công suất hao phí trên điện trở dây là P=I²R=5,0²×4,0=100 W.
2. Câu 2: I₂=U₂/R=360/90=4,0 A.
3. Câu 3: I₁=P₁/U₁=1 440/240=6,0 A.
4. Câu 4: U₀=√2U=√2×230≈325 V.
5. Câu 5: T=1/f=1/60≈0,0167 s.
6. Câu 6: P₂=ηP₁=0,85×2 000=1 700 W.

Tài liệu tham chiếu và phạm vi kiểm chứng

• OpenStax Physics 20.2: Motors, Generators, and Transformers — nguyên lý cảm ứng, tỉ số điện áp và máy biến áp.
• OpenStax University Physics Volume 2, Chapter 15 Key Equations — giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin.
• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025 — dạng thức trắc nghiệm.

Các tỉ số và phép tính đã được kiểm tra nội bộ; các câu về hiệu suất phân biệt rõ máy lí tưởng với máy thực. Đề còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định độc lập.