Giáo dục

Vật lí 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều – Hệ số công suất – Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 15

Vật lí 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều – Hệ số công suất được Trường Trung Cấp Nghề Thương Mại Du Lịch Thanh Hoá biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 15

I) Công suất của mạch điện xoay chiều

* Xét mạch điện xoay chiều có điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch lần lượt là:

Bạn đang xem bài: Vật lí 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều – Hệ số công suất – Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 15

u = U√2cos⁡(ωt)

i = I√2cos⁡(ωt + φ)

Công suất tức thời của đoạn mạch là p = ui = 2UIcos⁡(ωt) cos⁡(ωt + φ) = UI[cosφ + cos⁡(2ωt + φ)]

Công suất trung bình trong một chu kỳ T là: Công suất điện tiêu thụ của mạch xoay chiều. Hệ số công suất - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủtrong 1 T

– Nều thời gian dùng điện t >> T thì P cũng là công suất tiêu thụ điện trung bình của mạch trong thời gian t: P = UIcosφ

II) Hệ số công suất

– Trong đó cosφ được gọi là hệ số công suất ( vì – π/2 < φ < π/2 nên 0 < cosφ < 1).

– Ý nghĩa cosφ: thể hiện tỷ lệ giữa khả năng cung cấp công suất điện cho mạch (UI) và công suất điện thực tế tiêu thụ trong mạch

– Từ hình vẽ giản đồ vecto của mạch RLC mắc nối tiếp ta có:

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 15 Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 15

Nhận xét: Như vậy điện năng chỉ tiêu thụ trên R mà không tiêu thụ trên L và C.

Biến đổi công thức tính công suất:

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 15

– Khi đó điện năng tiêu thụ của mạch trong khoảng thời gian t là: W= P.t

Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 15

Bài 1 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Công suất điện tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều phụ thuộc những đại lượng nào?

Lời giải:

Công suất tỏa nhiệt P = UIcosφ phụ thuộc vào giá trị hiệu dụng của điện áp U hai đầu đoạn mạch, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện I trong mạch và hệ số công suất cosφ của đoạn mạch,

Đồng thời hệ số công suất Bài 1 (trang 85 SGK Vật Lý 12), do đó P còn phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của mạch (R, L, C, ω).

Bài 2 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Hãy chọn câu đúng.

Hệ số công suất của một mạch điện xoay chiều bằng:

Bài 2 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Lời giải:

Hệ số công suất của một mạch điện xoay chiều bằng Bài 1 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Chọn đáp án C

Bài 3 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Hãy chọn câu đúng.

Hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp với ZL = ZC:

A. bằng 0

B. bằng 1

C. phụ thuộc R

D. phụ thuộc ZC/ZL

Lời giải:

Chọn đáp án B.

Bài 3 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Bài 4 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Hãy chọn câu đúng.

Mạch điện xoay chiều nối tiếp R = 10Ω; ZL = 8Ω; ZC = 6Ω với tần số f. Giá trị của tần số để hệ số công suất bằng 1:

A. là một số < f

B. là một số > f

C. là một số = f

D. không tồn tại

Lời giải:

Chọn đáp án A.

Ta có:

Bài 4 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Khi cosφ = 1 thì mạch cộng hưởng ta có 4π2f02.L.C = 1 (2)

Từ (1) và (2) suy ra

Bài 4 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Cho mạch điện trên hình 15.2, trong đó L là một cuộn cảm thuần, điện áp hai đầu mạch uPQ = 60√2cos100πt (V), các điện áp hiệu dụng UPN = UNQ = 60V. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu ?

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Lời giải:

Chọn đáp án A.

Ta có: UNQ = UC = 60V

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Từ (1) và (2) ta có UL = UC/2 = 60/2 = 30V; UR = 30√3 V

Vậy Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Cách giải khác: Sử dụng giãn đồ vectơ

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 12)

Từ hình vẽ ta có: Vì UPN = UNQ = UC = UPQ = 60 V → ΔONQ đều → φ = -π/6 rad

Vậy cosφ = cos(-π/6) = √3/2.

Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm có: R = 30Ω ; L = 5.0/πmH ; C = 50/π μF cung cấp bởi điện áp hiệu dụng 100V, f = 1kHz. Hãy xác định công suất tiêu thụ và hệ số công suất.

Lời giải:

Tần số f = 1kHz = 1000Hz → ω = 2πf = 2000π rad/s.

Công suất tiêu thụ: Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Với Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Hệ số công suất: Bài 6 (trang 4 SGK Vật Lý 12)

Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 15 có đáp án

Bài 1: Cho mạch điện có R, L, C mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là u = 50√2cos100πt (V). Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm thuần là UL = 35 V và giữa hai đầu tụ điện là UC =75 V. Hệ số công suất của mạch điện này là:

A. cosφ = 0,6

B. cosφ = 0,7

C. cosφ = 0,8

D. cosφ = 0,9

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 2: Một đoạn mạch mắc nối tiếp gồm một cuộn dây có điện trở thuần r=10√3 Ω và độ tự cảm L = 0,191 H, tụ điện có điện dung C = 1/4π (mF), điện trở R có giá trị thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u=200√2 cos100πt (V). Thay đổi giá trị của R để công suất tiêu thụ trên R đạt cực đại. Công suất cực đại đó có giá trị bằng:

A. 200 W

B. 457 W

C. 168 W

D. 630 W

Lời giải

– Công suất tiêu thụ trên R:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

-Giá trị PR đạt cực đại khi:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 3: Một đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R và cuộn cảm thuần ZL mắc nối tiếp. Biết ZL = 3R. Nếu mắc thêm một tụ điện có ZC = R thì hệ số công suất của đoạn mạch AB sẽ:

A. tăng 2 lần

B. giảm 2 lần

C. tăng √2 lần

D. gỉảm √2 lần.

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án C

Bài 4: Trong một đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp có điện trở R thay đổi được. Khi điện trở có giá trị là 30 Ω hoặc 120 Ω thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng nhau. Muốn công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại cần điều chỉnh bằng nhau. Muốn công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại cần điều chỉnh điện trở đạt giá trị là:

A. 75 Ω

B. 48 Ω

C. 25 Ω

D. 60 Ω

Lời giải

– Từ điều kiện:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Mặt khác:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Suy ra:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 5: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 130 V vào hai đầu đoạn mạch gồm ột biến trở nối tiếp với một cuộn cảm thuần. Khi biến trở có giá trị là R1 = 40 Ω hoặc R2 = 90 Ω thì công suất của mạch đều là P. Cảm kháng ZL của cuộn dây và công suất P của đoạn mạch là:

A. 60 Ω ; 130 W

B. 60 Ω ; 60 W

C. 100Ω ; 30 W

D. 75 Ω ; 60 W

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 6: Cho đoạn mạch gồm biến trở R, cuộn dây tuần cảm có hệ số tự cảm L = 0,8/π (H); tụ điện có điện dung C = 10-3/5π (F) theo thứ tự mắc liên tiếp nhau vào hai điểm A, B. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp uAB = 200√2 cos100πt (V), tăng dần R từ giá trị bằng 0 thì công suất trong mạch thay đổi, giá trị lớn nhất của công suất tiêu thụ trong mạch AB là:

A. 444 W

B. 667 W

C. 640 W

D. 222 W

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 7: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi, tần số f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Khi f = f0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện UC = U. Khi f = f0 + 75 (Hz) thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện UL = U và hệ số công suát của toàn mạch lúc này là 1/√3. Hỏi f0 gần với giá trị nào nhất sau đây?

A. 75 Hz

B. 25 Hz

C. 17 Hz

D. 100 Hz

Lời giải

– Trường hợp 1: Xét:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Trường hợp 2: Xét:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Đồng thời:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Vì f = f0 + 75 (Hz) nên ω = ω0 + 150π

– Thay (2) vào (1) ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án C

Bài 8: Đặt điện áp u = U√2cosωt vào hai đầu một đoạn mạch gồm biến trở R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Khi R = R1 và R = R2 = 8R1 thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là như nhau. Hệ số công suất của đoạn mạch ứng với các giá trị R1 và R2 lần lượt là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Khi R = R1 hoặc R = R2 thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch như nhau, suy ra:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Do vậy:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 9: Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn dây. Biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây là 45 V, giữa hai đầu điện trở thuần là 30 V, giữa hai đầu đoạn mạch là 60 V. Hệ số công suất của cuộn dây là:

A. 0,125

B. 0,15

C. 0,375

D. 0,25

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 10: Cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, trong đó R là một biến trở. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = U0cosωt. Khi điện trở của biến trở bằng R1 hoặc R2 thì đoạn mạch tiêu thụ cùng công suất là P. Khi điều chỉnh biến trở, công suất cực đại của đoạn mạch là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Từ điều kiện công suất bằng nhau, suy ra:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Nên:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 11: Chọn phát biểu đúng.

A. Có hai cuộn dây mắc nối tiếp, cuộn dây nào có hệ số công suất lớn hơn thì công suất sẽ lớn hơn.

B. Hệ số công suất của đoạn mạch cosφ = 0,5 chứng tỏ cường độ dòng điện trong mạch trễ pha π/3 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.

C. Hệ số công suất của đoạn mạch cosφ = √3/2 chứng tỏ cường độ dòng điện trong mạch sớm pha π/6 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.

D. Hệ số công suất của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp phụ thuộc tần số dòng điện trong mạch.

Lời giải

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

⇒ cosφ phụ thuộc vào tần số của dòng điện trong mạch

Chọn đáp án D

Bài 12: Đặt vào 2 đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp một điện áp xoay chiều u = U0cosωt (V) thì cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i = I0sin(ωt + π/6) (A). Công suất điện tiêu thụ của đoạn mạch là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Công suất điện tiêu thụ của đoạn mạch là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án C

Bài 13: Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu một mạch điện gồm một điện trở R = 12 Ω và một cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là 26 V, hai đầu cuộn cảm thuần là 10 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là:

A. 12 W

B. 48 W

C. 24 W

D. 16 W

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 14: Đặt điện áp xoay chiều có biểu thức u = 30cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 30 Ω, mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là 7,5 W. Biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Suy ra:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 15: Đặt điện áp u = U0cos(100πt + π/3) (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i = √6 cos(ωt + π/6)(A) và công suất tiêu thụ của mạch là 150 W. Giá trị U0 là:

A. 100 V

B. 100√3 V

C. 120 V

D. 100√2 V

Lời giải

– Góc lệch pha giữa u và i trong mạch: φ = π/3 – π/6 = π/6.

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 16: Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R và tụ điện mắc vào điện áp xoay chiều u = 200√2 cos(100πt) V thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua AM là 1,25 A và dòng điện này lệch pha π/3 so với điện áp trên mạch AM. Mắc nối tiếp mạch AM với đoạn mạch X để tạo thành đoạn mạch AB rồi lại đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u nói trên thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 1 A và điện áp hai đầu AM vuông pha với điện áp hai đầu X. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Ta có sơ dồ:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

+ Tổng trở của mạch RC:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

+ Tổng trở của mạch RCX:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Vì uRC vuông pha với uX:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 17: Đặt điện áp u = 150√2 cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần 60 Ω, cuộn dây (có điện trở thuần) và tụ điện. Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch bằng 250 W. Nối hai bản tụ điện bằng một dây dẫn có điện trở không đáng kể. Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây và bằng 50√3 V. Dung kháng của tụ điện có giá trị bằng:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Khi nối tắt tụ điện áp hiệu dụng trên điện trở bằng điện áp hiệu dụng trên cuộn dây Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Ta có hình vẽ:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Từ hình vẽ, ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Công suất tiêu thụ của mạch khi chưa nối tắt tụ điện:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 18: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 10/(4π) F hoặc 10/(2π) F thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đều có giá trị bằng nhau. Giá trị của L bằng:

A. 3/π H.

B. 2/π H.

C. 1/3π H.

D. 1/2π H.

Lời giải

– Ta có: P1 = P2

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 19: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều tần số 50 Hz, khi đó thấy các điện áp hiệu dụng trên mỗi phần tử R, L, C lần lượt bằng 30 V, 60 V, 20 V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và hệ số công suất của mạch lần lượt là:

A. 60 V; 0,75.

B. 70 V; 0,5.

C. 110 V; 0,8.

D. 50 V; 0,6.

Lời giải

– Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Hệ số công suất:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 20: Cho mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm cuộn cảm thuần L, tụ điện C và biến trở R. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có tần số f và giá trị hiệu dụng U không đổi. Điều chỉnh giá trị của biến trở thì nhận thấy khi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu biến trở có giá trị 80 V hoặc 150 V thì công suất tiêu thụ của mạch có giá trị bằng nhau và bằng 60 W. Tìm công suất cực đại của mạch.

A. 180,50 W.

B. 72,25 W.

C. 90,25 W.

D. 144,50 W.

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Nếu ta chọn : R1 = 1.

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 21: Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt vào hai đầu A, B một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng UAM + UMB lớn nhất thì tổng đó bằng 2U và khi đó công suất tiêu thụ của đoạn mạch AM là 36 W. Tiếp tục điều chỉnh C để công suất tiêu thụ của đoạn mạch lớn nhất thì công suất lớn nhất đó bằng:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

A. 32 W.

B. 36 W.

C. 25 W.

D. 48 W.

Lời giải

– Biểu diễn vecto các điện áp:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Áp dụng định lý sin trong tam giác, ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

⇒ Biến đổi lượng giác:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Khi đó:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

→ Các vecto hợp với nhau thành tam giác đều → khi xảy ra cực đại u chậm pha hơn i một góc 30°.

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 22: Mạch RLC nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm (L,r) và tụ điện C. Khi hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là u = 65√2 cos(ωt) V thì các điện áp hiệu dụng trên điện trở và cuộn dây đều bằng 13 V còn điện áp trên tụ là 65 V, công suất tiêu thụ trên toàn mạch là 25 W. Hệ số công suất của mạch là:

A. 3/13.

B. 5/13.

C. 10/13.

D. 12/13.

Lời giải

– Để đơn giản, ta chuẩn hóa:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

⇒ Hệ số công suất của mạch:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 23: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 10-4/(4π)F hoặc 10-4/(2π)F thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đều có giá trị bằng nhau. Giá trị của L bằng:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Dung kháng của mạch trong hai trường hợp:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Hai giá trị của ZC cho cùng công suất tiêu thụ trên mạch:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 24: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi với hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện. Dung kháng của tụ điện là 100 Ω. Khi điều chỉnh R thì tại hai giá trị R1 và R2 công suất tiêu thụ của đoạn mạch như nhau. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện khi R = R1 bằng hai lần điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện khi R = R2. Các giá trị R1 và R2 là:

A. R1 = 50 Ω, R2 = 100 Ω.

B. R1 = 50 Ω, R2 = 200 Ω.

C. R1 = 25 Ω, R2 = 100 Ω.

D. R1 = 40 Ω, R2 = 250 Ω.

Lời giải

– Hai giá trị của R cho cùng công suất tiêu thụ trên mạch thỏa mãn

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Kết hợp với:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Từ hai phương trình trên, ta thu được:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 25: Đặt một điện áp xoay chiều u = U√2 cos(100πt) (U không đổi) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C và cuộn cảm có điện trở r = 10√2 Ω , hệ số tự cảm L biến thiên. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của công suất tiêu thụ trên trên toàn mạch theo cảm kháng được cho như hình vẽ. Biết P3/P1 = 3, giá trị của điện trở R là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Từ đồ thị ta thấy có hai giá trị của ZL là 60Ω và 140Ω cùng cho 1 giá trị P.

– Vị trí P3 đạt cực đại ứng với trường hợp cộng hưởng điện ZL = ZC

– Và có mối quan hệ giữa ZL3 với ZL1 và ZL2 là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Khi ZL = 0 thì mạch có công suất P1 thỏa mãn P3 /P1 = 3. Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 26: Cho mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm đoạn mạch AM chứa điện trở thuần R mắc với đoạn mạch MN chứa cuộn dây không thuần cảm, có điện trở r = R; độ tự cảm L và đoạn mạch NB chỉ chứa tụ điện C. Giá trị hiệu dụng của điện áp UAB = UNB. Hệ số công suất trên cuộn dây là 0,6. Hệ số công suất của cả mạch bằng:

A. 0,923

B. 0,683

C. 0,752

D. 0,854

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Do: UAB = UNB = UC

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– (1) và (2) suy ra:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án A

Bài 27: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi đượ cvà tụ điện điện có điện dung C. Điều chỉnh độ tự cảm L đến giá trị 1/π (H) hoặc 3/π (H) thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch có cùng giá trị. Giá trị củ điện dung C bằng:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Lời giải

– Ta có:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Vì: L1 ≠ L2.

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

Bài 28: Đặt hiệu điện thế xoay chiều u = 120√2 cos(120πt)(V) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, điện trở R thay đổi được. Thay đổi R thì giá trị công suất cực đại của mạch là P = 300 W. Tiếp tục điều chỉnh R thì thấy hai giá trị của điện trở R1 và R2 mà R1 = 0,5625R2 thì công suất trên đoạn mạch là như nhau. Giá trị của R1 là:

A. 28 Ω.

B. 32 Ω.

C. 20 Ω.

D. 18 Ω.

Lời giải

– Áp dụng bài toán hai giá trị của R cho cùng một công suất tiêu thụ trên mạch:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án D

Bài 29: Đặt điện áp u = 120cos(100πt)(V) V vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R, cuộn cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Khi R = 40Ω thì công suất tiêu thụ của mạch đạt giá trị cực đại Pm; khi R = 20√10 Ω thì công suất tiêu thụ của biến trở đạt cực đại. Giá trị của Pm là:

A. 180 W.

B. 60 W.

C. 120 W.

D. 240 W.

Lời giải

+ Giá trị của R để công suất tiêu thụ trên mạch cực đại là:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

+ Giá trị của R để công suất trên biến trở là cực đại:

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

– Từ hai phương trình trên ta thu được :

Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 | Câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 12

Chọn đáp án B

******************

Trên đây là nội dung bài học Vật lí 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều – Hệ số công suất do Trường Trung Cấp Nghề Thương Mại Du Lịch Thanh Hoá biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều – Hệ số công suất. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.

Biên soạn bởi: Trường Trường Trung Cấp Nghề Thương Mại Du Lịch Thanh Hoá

Chuyên mục: Vật Lý 12

Bản quyền bài viết thuộc Trường Trung Cấp Nghề Thương Mại Du Lịch Thanh Hoá. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận!
Nguồn chia sẻ: https://tmdl.edu.vn https://tmdl.edu.vn/vat-li-12-bai-15-cong-suat-dien-tieu-thu-cua-mach-dien-xoay-chieu-he-so-cong-suat/

Trang chủ: tmdl.edu.vn
Danh mục bài: Công thức Hóa Học

Lương Sinh

Lương Sinh là một tác giả đầy nhiệt huyết trong lĩnh vực giáo dục, ngoại ngữ và kiến thức. Với hơn 10 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành, cô đã tích lũy được rất nhiều kiến thức và kỹ năng quan trọng. Với tình yêu với ngôn ngữ và mong muốn chia sẻ kiến thức, Lương Sinh đã quyết định sáng lập blog tmdl.edu.vn. Trang web này không chỉ là nơi chia sẻ những kinh nghiệm và kiến thức cá nhân của cô, mà còn là một nguồn thông tin hữu ích cho những người quan tâm đến giáo dục, kiến thức và ngoại ngữ. Đặc biệt là tiếng Anh và tiếng Trung Quốc.
Back to top button