Bài tập Máy biến áp và truyền tải điện năng trong đề thi Đại học (có lời giải)

Bài viết Máy biến áp và truyền tải điện năng trong đề thi Đại học với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Máy biến áp và truyền tải điện năng trong đề thi Đại học.

Bài tập Máy biến áp và truyền tải điện năng trong đề thi Đại học (có lời giải)

Bài 1: [THPT QG năm 2017 – Câu 24 – M202] Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đi không đổi và coi hệ số công suất của mạch điện bằng 1. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm n lần (n > 1) thì phải điều chỉnh điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện

A. tăng lên n² lần    B. giảm lên n² lần

C. giảm đi √n lần    D. tăng đi √n lần

Lời giải:

Đáp án: D

Công suất hao phí: ∆p = I²R =

P không đổi, để công suất hao phí giảm n lần thì U phải tăng lên √n lần.

Bài 2: [THPT QG năm 2018 – Câu 8 – M201] Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, để giảm công suất hao phí trên đường dây truyền tải thì người ta thường sử dụng biện pháp nào sau đây?

A. Giảm tiết diện dây dẫn.

B. Tăng điện áp hiệu dụng ở nơi phát điện.

C. Giảm điện áp hiệu dụng ở nơi phát điện.

D. Tăng chiều dài dây dẫn.

Lời giải:

Đáp án: B

Ta có hiệu suất truyền tải điện năng
H =

Từ đây có 2 cách giảm công suất hao phí: một là giảm R, hai là tăng điện áp U. Để giảm R thì phải tăng tiết diện dây dẫn do , như vậy rất tốn kém nên không được sử dụng. Còn tăng U thì có thể thực hiện dễ dàng nhờ máy biến áp và được áp dụng trong thực tế.

Bài 3: [THPT QG năm 2019 – Câu 13 – M213] Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp có cuộn sơ cấp A và cuộn thứ cấp B . Cuộn A được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi. Cuộn B gồm các vòng dây quấn cùng chiều, một số điểm trên B được nối ra các chốt m,n,p,q (như hình vẽ). Số chỉ của vôn kế V có giá trị lớn nhất khi khóa K ở chốt nào sau đây?

A. Chốt n    B. Chốt p    C. Chốt q    D. Chốt m

Lời giải:

Đáp án: D

Ta có: và U₁,N₁ không đổi; suy ra U₂ ~ N₂ ⇒ U_2max ⇔ N_2max ⇒ K ở chốt m

Bài 4: [THPT QG năm 2019 – Câu 6 – MH] Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến áp lí tưởng có số vòng dây lần lượt là N₁ và N₂. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U₁ vào hai đầu cuộn sơ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là U₂. Hệ thức đúng là

A.    B. = U₂N₂

C. U₁U₂ = N₁N₂    D.

Lời giải:

Đáp án: D

Hệ thức của máy biến áp :

Bài 5: [THPT QG năm 2017 – Câu 25 – MH3] Một máy biến áp lí tưởng có số vòng dây của cuộn sơ cấp nhiều hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp là 1200 vòng, tổng số vòng dây của hai cuộn là 2400 vòng. Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là

A. 240 V    B. 60 V    C. 360 V    D. 40 V

Lời giải:

Đáp án: D

N₁ + N₂ = 2400

N₁ - N₂ = 1200 ⇒ N₁ = 1800 và N₂ = 600 ⇒ U₂ = 40V

Bài 6: [THPT QG năm 2019 – Câu 13 – M213] Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp có cuộn sơ cấp A và cuộn thứ cấp B . Cuộn A được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi. Cuộn B gồm các vòng dây quấn cùng chiều, một số điểm trên B được nối ra các chốt m,n,p,q (như hình vẽ). Số chỉ của vôn kế V có giá trị nhỏ nhất khi khóa K ở chốt nào sau đây?

A. Chốt n    B. Chốt q    C. Chốt m    D. Chốt p

Lời giải:

Đáp án: B

Ta có: và U₁,N₁ không đổi; suy ra U₂ ~ N₂ ⇒ U_2min ⇔ N_2min ⇒ K ở chốt q

Bài 7: [THPT QG năm 2019 – Câu 19 – M223] Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp có cuộn sơ cấp A và cuộn thứ cấp B. Cuộn A được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi. Cuộn B gồm các vòng dây quấn cùng chiều, một số điểm trên B được nối ra các chốt m, n, p, q (như hình vẽ). Số chỉ của vôn kế V có giá trị nhỏ nhất khi K ở chốt nào sau đây

A. Chốt m    B. Chốt n    C. Chốt p    D. Chốt q

Lời giải:

Đáp án: D

Bài 8: [THPT QG năm 2019 – Câu 21 – M206] Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp có cuộn sơ cấp A và cuộn thứ cấp B. Cuộn A được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi. Cuộn B gồm các vòng dây quấn cùng chiều, một số điểm trên B được nối ra các chốt m, n, p, q (như hình bên). Số chỉ của vôn kế V có giá trí lớn nhất khi khóa K ở chốt nào sau đây?

A. Chốt p    B. Chốt n    C. Chốt q    D. Chốt m

Lời giải:

Đáp án: D

Số vòng cuộn thứ cấp không thay đổi, khi khóa k đóng Chốt m, cuộn thứ cấp B có số vòng dây lớn nhất nên vôn kế có số chỉ lớn nhất

Bài 9: [THPT QG năm 2016 – Câu 8 – M536] Một trong những biện pháp làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện khi truyền tải điện năng đi xa đang được áp dụng rộng rãi là

A. giảm tiết diện dây truyền tải điện.

B. tăng chiều dài đường dây truyền tải điện.

C. giảm điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện.

D. tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện.

Lời giải:

Đáp án: D

Biện pháp làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện khi truyền tải điện năng đi xa áp dụng rộng rãi là tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện vì công suất hao phí ∆p = I²R =

Bài 10: [THPT QG năm 2016 – Câu 44 – M536] Từ một trạm điện, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đến nơi tiêu thụ luôn không đổi, điện áp và cường độ dòng điện luôn cùng pha. Ban đầu, nếu ở trạm điện chưa sử dụng máy biến áp thì điện áp hiệu dụng ở trạm điện bằng 1,2375 lần điện áp hiệu dụng ở nơi tiêu thụ. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm 100 lần so với lúc ban đầu thì ở trạm điện cần sử dụng máy biến áp có tỉ lệ số vòng dây của cuộn thứ cấp so với cuộn sơ cấp là

A. 8,1    B. 6,5    C. 7,6    D. 10

Lời giải:

Đáp án: A

Khi chưa sử dụng máy biến áp thì điện áp đầu đường dây là : U₁ = 1,2375U_tt1 ⇒ U_tt1 =

Độ giảm điện áp trên đường dây khi đó là : ∆U₁ = U₁ - U_tt1 =
= U₁ (2)

Lúc sau, công suất hao phí trên dây giảm 100 lần so với lúc đầu, tức là

= = = 100 ⇒ I₁ = 10.I₂

Độ giảm điện áp lúc đầu và lúc sau lần lượt là

∆U₁ = I₁R; ∆U₂ = I₂R ⇒ =
⇔ ∆U₂ = = U₁ (3)

Do công suất nơi tiêu thụ không đổi nên

P_tt = U_tt1.I₁ = U_tt2.I₂
⇒ U_tt2 = U_tt1 = 10.U_tt1 = U₁ (4)

Điện áp đầu đường dây lúc sau là :
U₂ = U_tt2 + ∆U₂ (5)

Thay (3) và (4) vào (5), ta được :

U₂ = U₁ + U₁ = U₁
⇒ = = 8,1

Vậy ở trạm điện cần sử dụng máy biến áp có tỉ lệ số vòng dây của cuộn thứ cấp so với cuộn sơ cấp là = = 8,1

Bài 11: [THPT QG năm 2017 – Câu 37 – M201] Điện năng được truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Ban đầu hiệu suất truyền tải là 80%. Cho công suất truyền đi không đổi và hệ số công suất ở nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) luôn bằng 0,8. Để giảm hao phí trên đường dây 4 lần thì cần phải tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện lên n lần. Giá trị của n là

A. 2,1    B. 2,2    C. 2,3    D. 2,0

Lời giải:

Đáp án: A

Ta Có : = = 4 ⇒ I₂ =
⇒ ∆U₂ = (1)

Chuẩn hóa: Chọn ∆U₁ = 1 V

H₁ = 0,8 ⇒
⇔
⇔ = 5 U_t1 = 5V

⇒ U₁ =
= V

H₂ = 0,95 ⇒
⇔
⇔ = 23,75 U_t2 = 11,875V

⇒ U₂ =
≈ 12,2787 V

Giá trị của n là: n = ≈ = 2,1058

Bài 12: [THPT QG năm 2017 – Câu 40 – M203] Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết đoạn mạch tại nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) tiêu thụ điện với công suất không đổi và có hệ số công suất luôn bằng 0,8. Để tăng hiệu suất của quá trình truyền tải từ 80% lên 90% thì cần tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện lên

A. 1,33 lần    B. 1,38 lần

C. 1,41 lần    D. 1,46 lần

Lời giải:

Đáp án: B

Từ giản đồ, ta có: =

⇔ U_t sin φ_t = U_p sin φ
⇔ U_t.I.cos φ_t.tan φ_t = U_p.I.cos φ_p.tan φ_p

P_p tan φ_t = P_p tan φ H tan φ_t
= tan φ cos²φ
=

H = 1 - ⇒ 1 - H =
⇒ =

Hay
=

Áp dụng cho bài toán, ta thu được
≈ 1,38

Bài 13: [THPT QG năm 2017 – Câu 32 – M204] 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. 8 V    B. 16 V    C. 6 V    D. 4 V

Lời giải:

Đáp án: D

Ta có hệ : ⇒ U = = 4 V

Bài 14: [THPT QG năm 2018 – Câu 39 – M201] Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện gồm 8 tổ máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Giờ cao điểm cần cả 8 tổ máy hoạt động, hiệu suất truyền tải đạt 70%. Coi điện áp hiệu dụng ở nhà máy không đổi, hệ số công suất của mạch điện bằng 1, công suất phát điện của các tổ máy khi hoạt động là không đổi và như nhau. Khi công suất tiêu thụ điện ở nơi tiêu thụ giảm còn 72,5% so với giờ cao điểm thì cần bao nhiêu tổ máy hoạt động?

A. 5    B. 6    C. 4    D. 7

Lời giải:

Đáp án: A

Gọi công suất mỗi tổ máy là P₀

Ban đầu công suất phát: P₁ = 8P₀; công suất tiêu thụ là: P'₁ = 0,7P₁ ;

Hao phí: P'_hp1 = = 0,3P₁ ⇒ =

Công suất tiêu thụ giảm:
P'₂ = 0,725P'₁ = 0,725.0,7P₁ = 0,5075P₁

Công suất phát lúc này:
P₂ = P'₂ + P'_hp2 = 0,5075P₁ +
⇒ P₂ = 0,5075P₁ + P²₂ +
⇒ 0,3. - + 0,5075 = 0

Giải phương trình ta được: P₂/P₁ = 2,71 hoặc P₂/P₁ = 0,63.

Để giảm hao phí thì P₂/P₁ = 0,63
⇒ P₂ ≈ 5P₀

Bài 15: [THPT QG năm 2018 – Câu 29 – M203] Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện gồm 8 tổ máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Giờ cao điểm cần cả 8 tổ máy hoạt động, hiệu suất truyền tải đạt 75%. Coi điện áp hiệu dụng ở nhà máy không đổi, hệ số công suất của mạch điện bằng 1, công suất phát điện của các tổ máy khi hoạt động là không đổi và như nhau. Khi công suất tiêu thụ điện ở nơi tiêu thụ giảm còn 70,3% so với giờ cao điểm thì cần bao nhiêu tổ máy hoạt động?

A. 6    B. 4    C. 7    D. 5

Lời giải:

Đáp án: D

∆P₁ = 0,25P₁ = ⇒ = ;
∆P₂ = =

P₂ = P²₂ + P₁
⇒ P₂ = 0,625P₁ = 0,62486.8P_o = 5P_o

Bài 16: [THPT QG năm 2018 – Câu 31 – M206] Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện gồm 8 tổ máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Giờ cao điểm cần cả 8 tổ máy hoạt động, hiệu suất truyền tải đạt 75%. Coi điện áp hiệu dụng ở nhà máy không đổi, hệ số công suất của mạch điện bằng 1, công suất phát điện của các tổ máy khi hoạt động là không đổi và như nhau. Khi công suất tiêu thụ điện ở nơi tiêu thụ giảm còn 81,25% so với giờ cao điểm thì cần bao nhiêu tổ máy hoạt động?

A. 6    B. 4    C. 7    D. 5

Lời giải:

Đáp án: A

ta có :
⇒ = ⇒ x = 6

Bài 17: [THPT QG năm 2018 – Câu 31 – M210] Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện gồm 8 tổ máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Giờ cao điểm cần cả 8 tổ máy hoạt động, hiệu suất truyền tải đạt 70%. Coi điện áp hiệu dụng ở nhà máy không đổi, hệ số công suất của mạch bằng 1, công suất phát điện của các tổ máy khi hoạt động là không đổi và như nhau. Khi công suất tiêu thụ điện ở nơi tiêu thụ giảm còn 83% so với giờ cao điểm thì cần bao nhiêu tổ máy phát động?

A. 6    B. 7    C. 5    D. 4

Lời giải:

Đáp án: A

∆P₁ = 0,30P₁ = ⇒ = ; ∆P₂ = =

P₂ = P²₂ + P₁
⇒ P₂ = 0,75P₁ = 0,75.8P_o = 6P_o

Bài 18:[THPT QG năm 2017 – Câu 36 – MH] Điện năng được truyền từ một trạm phát điện có điện áp 10kV đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đi là 500kW, tổng điện trở đường dây tải điện là 20 Ω và hệ số công suất của mạch điện bằng 1. Hiệu suất của quá trình truyền tải này bằng

A. 85%    B. 80%    C. 90%    D. 75%

Lời giải:

Đáp án: C

Hiêụ suất của quá trình truyền tải :
H = =
= 1 - = 1 - = 90%

Bài 19: [THPT QG năm 2019 – Câu 37 – MH] Điện năng được truyền từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Để giảm hao phí trên đường dây người ta tăng điện áp ở nơi truyền đi bằng máy tăng áp lí tưởng có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn thứ cấp và số vòng dây của cuộn sơ cấp là k. Biết công suất của nhà máy điện không đổi, điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp không đổi, hệ số công suất của mạch điện bằng 1. Khi k = 10 thì công suất hao phí trên đường dây bằng 10% công suất ở nơi tiêu thụ. Để công suất hao phí trên đường dây bằng 5% công suất ở nơi tiêu thụ thì k phải có giá trị là

A. 19,1    B. 13,8    C. 15,0    D. 5,0

Lời giải:

Đáp án: B

P phát không đổi và U hai đầu cuộn sơ cấp không đổi. Khi đó hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp là KU

H = = R ⇒
⇒ = = ⇒ (1)

⇒ = k₂ =
= 13,8

Bài tập bổ sung

Câu 1: Máy biến áp là thiết bị

A. biến đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

B. có khả năng biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều.

C. làm tăng công suất của dòng điện xoay chiều.

D. biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Câu 2: Một máy biến thế có số vòng của cuộn sơ cấp là 5000 và thứ cấp là 1000. Bỏ qua mọi hao phí của máy biến thế. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V thì hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp khi để hở có giá trị là:

A. 20 V.

B. 40 V.

C. 10 V.

D. 500 V.

Câu 3: Một máy biến áp, cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp là 100V. Hiệu suất của máy biến áp là 95%. Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W. Cường độ dòng điện qua đèn có giá trị bằng:

A. 25A.

B. 2,5 A.

C. 1,5 A.

D. 3 A.

Câu 4: Một máy biến áp có tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là 10, hiệu suất là 90% nhận công suất 15 kW, hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp là 2 kV, hệ số công suất của cuộn thứ cấp là 0,75. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp là:

A. 80 A.

B. 85 A.

C. 90 A.

D. 60 A.

Câu 5: Cuộn sơ cấp của máy biến áp hạ áp có 1200 vòng, điện áp xoay chiều đặt vào cuộn sơ cấp là 100 V. Theo tính toán thì điện áp hiệu dụng hai đầu thứ cấp để hở là 60 V nhưng vì có một số vòng dây của cuộn thứ cấp quấn theo chiều ngược lại so với đa số vòng còn lại nên điện áp hiệu dụng hai đầu thứ cấp chỉ là 40 V. Bỏ qua mọi hao phí trong máy. Số vòng quấn ngược là:

A. 240.

B. 100.

C. 180.

D. 120.

Câu 6: Một máy tăng áp có cuộn thứ cấp mắc với điện trở thuần, cuộn sơ cấp mắc với nguồn điện xoay chiều. Tần số dòng điện trong cuộn thứ cấp

A. có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn tần số trong cuộn sơ cấp.

B. luôn nhỏ hơn tần số dòng điện trong cuộn sơ cấp

C. bằng tần số dòng điện trong cuộn sơ cấp.

D. luôn lớn hơn tần số dòng điện trong cuộn sơ cấp.

Câu 7: Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến áp này có tác dụng

A. tăng điện áp và tăng tần số của dòng điện xoay chiều.

B. tăng điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

C. giảm điện áp và giảm tần số của dòng điện xoay chiều

D. giảm điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

Câu 8: Một máy biến thế có số vòng dây cảu cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến thế này có tác dụng nào sau đây?

A. Giảm cả cường độ dòng điện lẫn hiệu điện thế

B. Giảm hiệu điện thế và tăng cường độ dòng điện

C. Tăng cả cường độ dòng điện và hiệu điện thế

D. Tăng hiệu điện thế và giảm cường độ dòng điện

Câu 9: Phát biểu nào sau đây là sai? Công suất hao phí trên đường dây tải điện phụ thuộc vào

A. chiều dài đường dây tải điện.

B. điện áp hai đầu dây ở trạm phát điện.

C. hệ số công suất của thiết bị tiêu thụ điện.

D. thời gian dòng điện chạy qua dây tải.

Câu 10: Khi dùng máy biến áp, nếu tăng điện áp hiệu dụng ở hai đầu đường dây truyền tải lên 3 lần thì công số hao phí (do tỏa nhiệt) trên đường dây tải điện đến nơi tiêu thụ tăng hay giảm bao nhiêu lần so với khi không dùng máy biến áp?

A. Tăng 3 lần.

B. Tăng 9 lần.

C. Giảm 3 lần.

D. Giảm 9 lần.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập Mạch RLC mắc nối tiếp trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập về công suất của mạch điện xoay chiều trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập về Hiện tượng cộng hưởng điện trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập Mạch điện xoay chiều có R thay đổi trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập Mạch điện xoay chiều có L, C thay đổi trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập Mạch điện xoay chiều có tần số thay đổi trong đề thi Đại học (có lời giải)
• Bài tập về máy phát điện xoay chiều trong đề thi Đại học (có lời giải)

---