Luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý Lớp 12 - Chủ đề 5: Công suất và hệ số công suất - Đặng Việt Hùng

Nội dung text: Luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý Lớp 12 - Chủ đề 5: Công suất và hệ số công suất - Đặng Việt Hùng

1. CHỦ ĐỀ 5: CÔNG SUẤT VÀ HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI. 1. Công suất của mạch điện xoay chiều. Biểu thức của công suất. Xét mạch điện xoay chiều hình sin. Điện áp tức thời hai đầu mạch: u U 2 cost . Cường độ dòng điện tức thời trong mạch: i I 2 cos(t ) Công suất tiêu thụ trong mạch tại thời điểm t là: p=ui. Đại lượng p được gọi là công suất tức thời của mạch điện xoay chiều: p ui 2UIcost.cos(t ) UI.cos cos(2t ), Khi đó công suất điện tiêu thụ trong một chu kì T là: P p UI cos cos(2t ) . Do giá trị trung bình của cos(2t ) bằng không trong khoảng thời gian T. Ta được giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kì là: P UIcos . Nếu thời gian dùng điện t rất lớn so với T(t ? T) thì P cũng là công suất điện tiêu thụ trung bình của mạch điện trong thời gian đó (nếu U và I không thay đổi). Điện năng tiêu thụ của mạch điện: Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t là: W=Pt. 2. Hệ số công suất. Định nghĩa: Ta có: P UIcos , khi đó cos được gọi là hệ số công suất. P Khi đó: cos . UI 3. Tính hệ số công suất của mạch điện. R +) Mạch chỉ có điện trở: cos cos0 1 . Z +) Mạch chỉ có tụ điện hoặc chỉ có cuộn dây thuần cảm: cos 0. (Mạch không tiêu thụ công suất) R R +) Mạch R - L gồm điện trở thuần và cuộn thuần cảm: cos . 2 2 2 2 R ZL R (L) R R +) Mạch R – C gồm điện trở thuần và tụ điện: cos . 2 2 R Z 2 1 C R C22 +) Với mạch tổng quát R-L-C nối tiếp ta có:
2. U R R cos R . U Z 2 2 R (ZL ZC ) Công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều bất kỳ được tính bời: 2 U R U 2 P UIcos U. . R RI Z Z Z RI.I UR .I. Vậy, Công suất tiêu thụ trong mạch điện có R,L,C mắc nối tiếp bằng công suất tỏa nhiệt trên R. Ví dụ minh họa: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có L 1/ (H). Biểu thức điện áp và dòng điện u 120 2 cos(100 t / 6)V trong mạch là i 2 2 cos(100 t / 3) A a) Tính giá trị của điện trở R. b) Tính công suất tiêu thụ của mạch điện. c) Tính điện năng mà mạch tiêu thụ trong 1 giờ. HD giải: a) Tổng trở và độ lệch pha của u, i trong mạch là Z 60 R 2 (Z Z )2 602 L C ZL ZC 1 tan 6 3 6 6 R 3 Giải hệ trên ta được R 30 3 b) Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là P UI.cos 120.2.cos 120 3 W. 6 c) Điện năng tiêu thụ trong 1 giờ (hay 3600s) là W P.t 120 3.3600 432 3 kJ. II. VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch gồm điện trở R và tụ điện mắc nối tiếp thì dung kháng của tụ điện là ZC . Hệ số công suất của mạch là: 2 2 2 2 R ZC R R R Z A. B. C. . D. . . C . R 2 2 2 2 R R R ZC R ZC Lời giải
3. R R Hệ số công suất cos .Chọn C. Z 2 2 R ZC Ví dụ 2: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200V vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp với điện trở thuần. Biết điện áp hiệu dụng của hai đầu điện trở là 100V. Hệ số công suất của đoạn mạch bằng A. 0,8.B. 0,7. C. 1. D. 0,5. Lời giải U 100 Hệ số công suất của đoạn mạch cos R 0,5 . Chọn D. U 200 Ví dụ 3: [Trích đề thi Cao Đẳng năm 2008] Một đoạn mạch gồm tụ điện có điện dung C, điện trở thuần R, cuộn dây có điện trở trong r và hệ số tự cảm L mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u U 2 sin t(V) thì dòng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng là I. Biết cảm kháng và dung kháng trong mạch là khác nhau. Công suất tiêu thụ trong đoạn mạch này là: U2 A. . B. (r R) I2 . C. D. I2R. UI. R r Lời giải U R r U2 Ta có: P UI.cos U. . R r . R r I2.Chọn B. Z Z Z2 Ví dụ 4: [Trích đề thi Đại học năm 2015]. 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. 800W. B. 200W.C. 300W. D. 400W. Lời giải U2 Ta có công suất tiêu thụ trên mạch chỉ có điện trở R là P 400W.Chọn D. R Ví dụ 5: [Trích đề thi Đại học năm 2008] Đặt hiệu điện thế u 100 2 sin100 t(V vào) hai đầu đoạn 1 mạch RLC không phân nhánh với C, R có độ lớn không đổi và L (H). Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mỗi phần tử R,L và C có độ lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 100W. B. 200W.C. 250W. D. 350W. Lời giải Theo giả thiết bài toán ta có: R ZL ZC UR UL UC. 2 2 Trong đó: ZL 100 , mặt khác U UR (UL UC ) UR UR 100V. Do đó I 1A P UIcos 100.1.cos0 100W. Chọn A.
4. Ví dụ 6: Dòng điện có dạng i 2 cos(100 t)(A) chạy qua cuộn dây có điện trở thuần 10 và hệ số tự cảm L. Công suất tiêu thụ trên cuộn dây là: A. 10W. B. 9W.C. 7W. D. 5W. Lời giải I2 Ta có: P RI2 R 0 10W.Chọn A. 2 Ví dụ 7: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện RLC không phân nhánh một hiệTa cu điện thế u 220 2 cos t (V) thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch có biểu thức là 2 i 2 2 cos t (A). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch này là: 4 A. 440W. B. 220 2 W.C. W. 440 2 D. 200W. Lời giải Ta có: . u i 2 4 4 Do đó P UIcos 220.2.cos 220 2W. Chọn B. 4 Ví dụ 8: [Trích đề thi Đại học năm 2013] Đặt điện áp u U0 cos 100 t (V) 12 vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở cuộn cảm và tụ điện thì cường độ dòng điện qua mạch là u I0 cos 100 t (A). Hệ số công suất của đoạn mạch bằng: 12 A. 0,50. B. 0,87.C. 1,00. D. 0,71. Lời giải Ta có độ lệch pha hệ số công suất của đoạn mạch là u/i 6 3 cos cos 0,87.Chọn B. 6 2 Ví dụ 9: Đặt điện áp u 200cos t (V) vào hai đầu đoạn mạch có điện trở thuần, cuộn cảm thuần và 6 tụ điện mắc nối tiếp thì dòng điện qua mạch là i 2cos t (A). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: 3 A. 100 3 W. B. 50 W.C. W.D. 100W. 50 3 Lời giải Ta có: . u i 6 3 6
5. Do đó P UIcos 100 2. 2.cos 100 3W.Chọn A. 6 Ví dụ 10: [Trích đề thi Đại học năm 2012] Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V, 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%. Lời giải Ta có công suất toàn phần: P UIcos 220.0,5.0,8 88W. P 88 11 Hiệu suất của động cơ là: H h/i 87,5%. Chọn D. Ptp 88 Ví dụ 11: Đặt điện áp u 100 2 cost(V), có  thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở 25 10 4 thuần 200, cuộn cảm thuần có độ tự cảm H và tụ điện có điện dung F mắc nối tiếp. Công suất 36 tiêu thụ của đoạn mạch là 50W. Giá trị của  là A. 150 rad/s. B. 50 rad/s.C. rad/s. 100 D. rad/s. 120 Lời giải 2 2 2 U 2 RU 2 Ta có: P RI R. 2 2 (ZL ZC ) R 0 R (ZL ZC ) P 1 Do đó Z Z  120 rad/s. Chọn D. L C LC Ví dụ 12: [Trích đề thi thử Chuyên Đại học Vinh 2017] Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có R 50 . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều u 100 2 cost(V). Khi đó điện áp tức thời giữa hai bản tụ và điện áp tức thời giữa hai đầu mạch lệch pha một góc / 6 . Công suất tiêu thụ của mạch là: A. 50W. B. 100W.C. W.D. W.50 3 100 3 Lời giải Ta có: điện áp tức thời giữa hai bản tụ và điện áp tức thời giữa hai đầu mạch lệch pha một góc / 6 suy ra . u/i 6 2 3 U2 Khi đó công suất tiêu thụ của mạch là: P cos2 50W.Chọn A. R Ví dụ 13: [Trích đề thi Đại học năm 2010] Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C. Gọi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện, giữa hai đầu biến trở và hệ số công suất của đoạn mạch khi biến trở có giá trị R lần1 lượt là U , U và cos ; khi biến trở có giá trị R thì các giá trị tương ứng nói trên là U , U và cos ; C1 R1 1 2 C2 R2 1
6. Biết U 2U , U 2U . Giá trị của cos và cos là: C1 C2 R2 R1 1 1 1 2 1 1 A. cos ,cos . B. cos ,cos . 1 3 2 5 1 5 2 3 1 2 1 1 C. D.co s ,cos . cos ,cos . 1 5 2 5 1 2 2 2 2 Lời giải 1 3 Ta có: U2 U2 U2 U2 U2 U2 4U2 U2 3U2 . C1 R1 C2 R2 4 C1 R1 4 C1 R1 U 1 U 1 1 R1 . Do đó cos R1 . 1 2 2 2 2 UC 2 U U 1 2 5 1 R1 C1 U 2U U 2 2 Mặt khác R2 R1 2 cos R2 .Chọn C. 1 2 2 2 2 2 UC U U 2 1 5 2 U R2 C2 2 C1 Ví dụ 14: [Trích đề thi Đại học năm 2012] Đặt điện áp u 400cos(100 t)V vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở thuần 50 mắc nối tiếp với đoạn mạch X. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 2A. 1 Biết tại thời điểm t điện áp tức thời giữa hai đầu mạch là 400 V, ở thời điểm t cườngs độ dòng 400 điện qua mạch bằng 0 và đang giảm. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch X? A. 100W. B. 120W. C. 200W. D. 400W. Lời giải Tại thời điểm t ta có: u 400V u 0 i (với u/i ). 1 1 Sau t s .100 . 400 i 400 2 4 2 2 Do đó công suất của mạch X là: Px P PR UIcos RI 200 2.2.cos 50.2 200W. 4 Chọn C. Ví dụ 15: [Trích đề thi Đại học năm 2012] Đặt điện áp u U0 cos (t U0 và  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm một tụ điện, một cuộn cảm thuần và một điện trở thuần mắc nối tiếp. Gọi M là điểm nối giữa tụ điện và cuộn cảm. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu MB và cường độ dòng điện trong đoạn mạch lệch pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. 12 Hệ số công suất của đoạn mạch MB là: 3 2 A. . B. 0,26. C. 0,50.D. . 2 2 Lời giải Vẽ giãn đồ vecto như hình vẽ bên. Ta có:
7. UC URL nên tam giác OAB cân tại A. Theo giả thiết ta có: H· OB 150 12 (Chú ý: Rõ ràng B nằm dưới trục OI vì AB OA UL ). Suy ra H· OB 800 150 750 A· OB . Do đó: A· OH 750 150 600 0 cos RL cos60 0,5.Chọn C. Ví dụ 16: Cho đoạn mạch RLC, đặt vào đoạn mạch điện áp xoay chiều u U cos100 t(V). Khi giá trị hiệu dụng U 100V, thì cường độ dòng điện trong mạch trễ pha hơn điện áp là / 3 và công suất toả nhiệt của đoạn mạch là 50W. Khi điện áp hiệu dụng U 100 3V, để cường độ dòng điện hiệu dụng không đổi thì cần ghép nối tiếp với đoạn mạch trên điện trở R 0 có giá trị: A. 73,2 . B. 50 . C. 100 . D. .200 Lời giải P Ta có: P UIcos I 1A . U cos U Tổng trở của mạch là: Z R 2 (Z Z )2 100. . I L C R 50 ZL ZC tan 3 ZL ZC R 3 R ZL ZC 50 3 U ' Khi mắc thêm điện trở R thì I' I 1A Z' 100 3. 0 I' 2 2 (R R 0 ) (ZL ZC ) 100 3 R 0 100. Chọn C. Ví dụ 17: [Trích đề thi Đại học năm 2011] Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. 10 3 Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R 40 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dụng C F, đoạn mạch 1 4 MB gồm điện trở thuần R 2mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AM và MB lần lượt là: 7 uAM 50 2 cos 100 t (V) và uMB 150cos100 t(V). Hệ số công suất của đoạn mạch AB là 12 A. 0,86. B. 0,84. C. 0,95. D. 0,71. Lời giải
8. Z 7 Ta có: tan C 1 . AM R AM 4 uAM i i 12 4 3 Ta đã được học cách tổng hợp hai dao động bằng CASIO. 7 Ta có: u u u 50 2 1500 148,36 0,4784. AB AM MB 12 Do đó 0,4784 0,569 cos 0,84.Chọn B. u/i 3 Ví dụ 18: [Trích đề thi thử Chuyên Đại học Vinh 2017] Đặt điện áp u U0 cos(t () U 0và không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. Điện áp hai đầu đoạn mạch AB sớm pha / 6 so với cường độ dòng điện trong đoạn mạch, điện áp hai đầu đoạn mạch AM lệch pha / 3 so với cường độ dòng điện trong đoạn mạch. Tổng trở đoạn mạch AB và AM lần lượt là 200 và 100 3 . Hệ số công suất của đoạn mạch X là: A. 3 / 2. B. 1/2 C. 2 / 2. D. 0. Lời giải R AB cos 6 200 R AB 100 3 Ta có: R x 50 3. R cos AM R AM 50 3 3 100 3 Ta có: uAM sớm pha hơn uAB góc / 6 . Mặt khác ZAB ZAM ZX ZX ZAB ZAM . 2 2 2 R X 3 Suy ra ZChọnx A.ZAB ZAM 2ZAB.ZAM cos 100 cos x . 6 ZX 2 Ví dụ 19: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Đặt điện áp xoay chiều có giá trị 100 V vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ bên thì dòng điện qua mạch có cường độ là i 2 2 cost(A). Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM, ở hai đầu MN và ở hai đầu NB lần lượt là 30V, 30V và 100V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là: A. 200W B. 110W C. 220W D. 100W Lời giải Theo giả thiết bài toán ta có hệ: 2 2 2 100 (30 Ur ) (UL 100) 90 3Ur 10UL 0 2 2 2 2 2 2 . 30 Ur UL 30 Ur (9 0,3Ur ) Giải phương trình hoặc dùng SHIFT-CALC ta được: Ur 25V P UR rI 110W.Chọn B, Ví dụ 20: [Trích đề thi thử Chuyên KHTN 2017] Nếu người ta đặt một điện áp xoay chiều có biểu thức u1 U 2 cost(V) vào hai đầu đoạn mạch gồm tụ điện và điện trở thuần mắc nối tiếp thì công suất tiêu
9. thụ trong mạch là P P1 và hệ số công suất là 0,5. Nếu người ta đặt điện áp xoay chiều khác có biểu thức u2 U 2 cos 3t(V) vào hai đầu đoạn mạch trên thì công suất tiêu thụ của mạch là P P2 . Hệ thức liên hệ giữa P1 và P2 . P A. P 2 . B. P 3P . C. P 3P D. 3P P . 1 2 1 2 1 2 1 2 Lời giải RU2 P1 2 2 R ZC Công suất tiêu thụ trên mạch lúc đầu R cos 0,5 1 2 2 R ZC U2 Chuẩn hóa R 1 Z 3 P . C 1 4 2 2 ZC U R U Khi Chọn' 3A. Z'C 1 P2 2 2 2P1. 3 R Z'C 2 BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Một đoạn mạch gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ điện. Biết hệ số công suất của đoạn mạch là 0,5. Tỉ số giữa dung kháng và điện trở R là 1 1 A. 2 .B. . 3 C. .D. . 2 3 Câu 2: Một điện áp xoay chiều được đặt vào hai đầu điện trở thuần. Giữ nguyên giá trị hiệu dụng, thay đổi tần số của điện áp. Công suất toả nhiệt trên điện trở A. tỉ lệ thuận với bình phương của tần số.B. tỉ lệ thuận với tần số. C. tỉ lệ nghịch với tần số. D. không phụ thuộc vào tần số. Câu 3: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp với cảm kháng lớn hơn dung kháng. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng và tần số luôn không đổi. Nếu cho C giảm thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch sẽ A. tăng đến một giá trị cực đại rồi lại giảm.B. luôn giảm. C. không thay đổi. D. luôn tăng. 1 Câu 4: Một đoạn mạch gồm điện trở thuần R 50 và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L (H) mắc nối 2 tiếp. Mắc đoạn mạch này vào nguồn xoay chiều có giá trị hiệu dụng bằng 100 2V và tần số 50Hz. Tổng trở và công suất tiêu thụ của mạch đã cho lần lượt là A. Z = 100 , P = 100W.B. Z = 100 , P = 200W.  C. Z = 502  , P = 100W. D. Z = 502  , P = 200W. Câu 5: Cho đoạn mạch có điện trở R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C mắc nối tiếp. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu các phần tử trên lần lượt là 40V, 80V, 50V. Hệ số công suất của đoạn mạch
10. A. 0,8.B. 0,6. C. 0,25.D. 0,71. Câu 6: Đoạn mạch điện gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Độ lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu cuộn dây Ud và dòng điện / 3 . Gọi điện áp giữa hai đầu tụ điện là UC , ta có UC 3Ud . Hệ số công suất của mạch điện là 2 3 1 A. cos .B. c . os 0,5 C. c .D.os . cos 2 2 4 Câu 7: Đoạn mạch điện nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất? A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R 2 . B. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L. C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C. D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. Câu 8: Đoạn mạch điện nào sau đây có hệ số công suất nhỏ nhất? A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R 2 . B. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện L. C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C. D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. Câu 9: Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp đang có tính cảm kháng, khi tăng tần số của dòng điện xoay chiều thì hệ số công suất của mạch A. không thay đổiB. tăng C. giảmD. bằng 1. Câu 10: Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 , nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút là 900kJ. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là A. I0 = 0,22 A.B. = 0,32 A.I 0 C. = 7,07 A.ID.0 = 10,0 A. I0 Câu 11: Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp thì biểu thức nào sau đây sai? A. B.co s 1. . C.ZL ZC .D. . UL UR U UR Câu 12: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi nhưng tần số f thay đổi vào hai đầu một đoạn mạch RLC nối tiếp. Công suất toả nhiệt trên điện trở A. tỉ lệ với U.B. tỉ lệ với L. C. tỉ lệ với R.D. phụ thuộc f. Câu 13: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R 100 , cuộn dây thuần cảm có cảm kháng bằng 100 , 10 4 tụ điện có điện dung C (F) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều u 200cos(100 t) V. Công suất tiêu thụ năng lượng của đoạn mạch là: A. P = 200 W.B. P = 400 W. C. P = 100 W.D. P = 50 W.
11. Câu 14: Một mạch điện xoay chiều không phân nhánh, gồm: R 100 3 , tụ điện có điện dung C 31,8(F), mắc vào điện áp xoay chiều u 100 2 cos(100 t) V. Công suất tiêu thụ năng lương điện của đoạn mạch là A. P = 43,0 W.B. P = 57,67 W. C. P = 12,357 W.D. P = 100 W. Câu 15: Cho đoạn mạch RC có R 15 . Khi cho dòng điện xoay chiều i I0 cos(100 t) A qua mạch thì 4 điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AB làU 50V, U U . Công suất của mạch điện là: AB C 3 R A. 60W. B. 80W.C. 100W.D. 120W. Câu 16: Cho mạch xoay chiều R, L, C không phân nhánh có R 50 2, U URL 100 2V, UC 200V. Công suất tiêu thụ của mạch là: A. P 100 2W. B. P 200 2W. C. 200W.D. 100W. Câu 17: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay chiều u U0 cos(t) V. Ký hiệu UR , UL , UC tương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) L và tụ điện C. Nếu UR 0,5UL UC thì hệ số công suất của mạch là 1 3 1 1 A. .B. . C. .D. . 3 2 2 2 Câu 18: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay chiều u U0 cos(t) V. Ký hiệu UR , UL , UC tương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm 2 3 thuần) L và tụ điện C. Khi U 2U U thì hệ số công suất của mạch là 3 R L C 1 3 1 1 A. .B. . C. .D. . 3 2 2 2 Câu 19: Giữa hai đầu điện trở nếu có điện áp 1 chiều U thì công suất tỏa nhiệt là P, nếu có điện áp xoay chiều biên độ 2U thì công suất tỏa nhiệt là P’. So sánh P với P’ ta thấy A. P = P’.B. P’ = P/2.C. P’ = 2P.D. P’ = 4P. Câu 20: Cho mạch R, L, C với R Z Z , mạch có công suất là P . Tăng R lên 2 lần, Z Z thì L C 1 L C mạch có công suất là P . So sánh P với P ta thấy 2 1 2 A. P P . B. C.P 2P . D.P 0,5P . P 2P . 1 2 2 1 2 1 2 1 10 4 Câu 21: Cho đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp có R 50 3,C (F). . Biết tần số 3 dòng điện là 50Hz, để hệ số công suất của đoạn mạch điện là thì hệ số tự cảm của cuộn dây có giá trị 2 bằng bao nhiêu, biết mạch có tính cảm kháng?
12. 1 1 2 3 A. B.L (H). C.L D. (H). L (H). L (H). 2 2 Câu 22: Đặt điện áp u 100 2 cos(100 t)(V) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh với C, R 2 có độ lớn không đổi và L (H). Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi phần từ R, L, C có độ lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 50WB. 100WC. 200WD. 350W Câu 23: Đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R1mắc nối tiếp với đoạn mạch R 2C , điện áp hiệu dụng hai đầu R1 và hai đầu đoạn mạch R 2C có cùng giá trị, nhưng lệch pha nhau / 3 . Nếu mắc nối tiếp thêm cuộn dây thuần cảm cos 1 và công suất tiêu thụ là 200 W. Nếu không có cuộn dây thì công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu? A. 160WB. 173,2WC. 150WD. 141,42W Câu 24: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần 1 R 100 mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần ĐoạnL MB(H) .là tụ điện có điện dung C. Biểu thức điện áp trên đoạn mạch AM và MB lần lượt làuAM 100 2 cos 100 t V và 4 uMB 200cos 100 t V . Hệ số công suất của đoạn mạch AB là 2 2 3 A. . B. C. 0,5 D. 0,75. 2 2 Câu 25: Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM nối tiếp MB. Đoạn mạch AM gồm điện trở R nối tiếp với tụ điện có điện dung C, đoạn mạch MB có cuộn cảm có độ tự cảm L và điện trở r. Đặt vào AB L một điện áp xoay chiều u U 2 cos(t)V. Biết R r ;U 2U . Hệ số công suất của đoạn C AM MB mạch có giá trị là 3 2 3 4 A. . B. C. . D . 2 2 5 5 Câu 26: Đặt điện áp xoay chiều u U 2 cos(t)V vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Khi nối tắt tụ C thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R tăng 2 lần và dòng điện trong hai trường hợp vuông pha nhau. Hệ số công suất của đoạn mạch lúc sau bằng 3 2 1 2 A. . B. C. . D. . . 2 2 5 5
13. Câu 27: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây và một tụ điện mắc nối tiếp với điện áp u 100 6 cos 100 t V. Điện áp giữa hai đầu cuộn dây và hai bản tụ có giá trị lần lượt là 4 100V và 200V. Biểu thức điện áp giữa hai đầu cuộn dây là: A. B.ud 100 2 cos 100 t V. ud 200cos 100 t V. 2 4 3 3 C. ud 200 2 cos 100 t V. D. ud 100 2 cos 100 t V. 4 4 Câu 28: Đoạn mạch xoay chiều gồm một cuộn dây có cảm kháng ZLmắc nối tiếp với điện trở thuần R. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây, hai đầu điện trở R, hai đầu đoạn mạch tương ứng là U1, UR , U. Điện áp hai đầu cuộn dây lệch pha / 3 so với điện áp hai đầu điện trở R vàU1 UR . Gọi công suất mạch là P. Kết luận nào sau đây sai? U2 3 A. B.P . C.U D. 3U . cos . Z 3R. 2R R 2 L L Câu 29: Cho mạch điện RLC. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cos(t)V;R 2 . C 1 Cho biết điện áp hiệu dụngU U . Hệ số công suất của đoạn mạch có giá trị là RL 2 RC 13 2 3 3 A. B. . C. D . . 4 13 13 13 Câu 30: Một mạch điện xoay chiều gồm AM nối tiếp MB. Biết AM gồm điện trở thuầnR tụ1, điện C1, cuộn dây thuần cảm L1 mắc nối tiếp. Đoạn MB có hộp X, biết trong hộp X cũng có các phần tử là điện trở thuần, cuộn cảm, tụ điện mắc nối tiếp nhau. Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu mạch AB có tần số 50Hz và giá trị hiệu dụng là 200V thì thấy dòng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng Biết3A . R1 và50 nếu 1 ở thời điểm t (s), và uAB 200V đang tăng thì ở thời điểm t sdòng điện i 3Avà đang giảm. 300 Công suất của đoạn mạch MB là A. 300WB. 120WC. 200WD. 150W Câu 31: Đặt điện áp xoay chiều u U 2 cost(V) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Khi nối tắt tụ C thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R tăng 2 lần và dòng điện trong hai trường hợp vuông pha nhau. Hệ số công suất của đoạn mạch lúc trước là 2 2 1 1 A. . B. C. . D. . . 5 3 5 3
14. Câu 32: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở 2.10 4 thuầnR 50 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C F, đoạn mạch MB gồm điện trở 1 thuầnR 2 mắc với cuộn thuần cảm. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AM và MB lần lượt làuAM 80cos(100 t)V và uMB 100cos 100 t V. Hệ số công suất của đoạn mạch AB là 2 A. 0,84.B. 0,96. C. 0,86.D. 0,99. Câu 33: Một mạch điện xoay chiều gồm AM nối tiếp MB. Biết AM gồm điện trở thuần tụR điện1, C1, cuộn dây thuần cảm Lmắc1 nối tiếp. Đoạn MB có hộp X, biết trong hộp X cũng có các phần tử là điện trở thuần, cuộn cảm, tụ điện mắc nối tiếp nhau. Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu mạch AB có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng là 200 V thì thấy dòng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng 2A. Biết R1 20 và nếu 1 ở thời điểm t(s), uAB 200 2V thì ở thời điểm t s dòng điện i = 0 và đang giảm. Công suất của 600 đoạn mạch MB là A. 266,4 W.B. 120 W.C. 320 W.D. 400 W. LỜI GIẢI BÀI TẬP TỰ LUYỆN R Z Câu 1: cos 0,5 4R 2 R 2 Z2 C 3. Chọn B. 2 2 C R R ZC U2 Câu 2: Mạch chỉ cóR P I2R : P không phụ thuộc vào tần số của điện áp. Chọn D. R U2R 1 1 Câu 3: P 2 2 Pmax khi ZL ZC L Co 2 R (ZL ZC ) Co L 1 1 Mạch có Z Z L C C L C C o L2 o Giảm C thì P sẽ tăng đến cực đại tại Crồi lạiC0 giảm. Chọn A . 1 Câu 4: Z L.2 f .2 .50 50;Z R 2 Z2 502 502 50 2 L 2 L 2 2 100 2 2 U P I R 2 R 2 .50 200W.Chọn D. Z 50 2 R U 40 Câu 5: cos R 0,8.Chọn A. 2 2 2 2 2 2 R (ZL ZC ) UR (UL UC ) 40 (80 50)
15. U U U .cos d r d 3 2 Câu 6: Cuộn dây chứa điện trở thuần r. d / 3 U 3 U U .sin d L d 3 2 Hệ số công suất của mạch điện: r U U / 2 cos r d 0,5.Chọn B. r2 (Z Z )2 U2 (U U )2 2 L C r L C Ud Ud 3 Ud 3 2 2 R Câu 7: Hệ số công suất cHệos số công suất max khi trong mạch chỉ chứa điện trở. Z Chọn A. R Câu 8: Hệ số công suất cHệos số công suất min khi trong mạch chỉ chứa điện trở. Z Chọn D. Câu 9: Mạch đang có tính cảm kháng ZL ZC Khi tăng tần số dòng điện xoay chiều thì ZL tăng và ZC giảm, lúc này tổng trở Z tăng R Hệ số công suất csẽos giảm. Chọn C. Z Q Câu 10: Q Pt I2Rt I 5 2A Rt Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là Io 2I 10A. Chọn D. Câu 11: Khi mạch xảy ra cộng hưởng cos 1, ZL ZC , U UR Biểu thức sai UL UR . Chọn C. 2 2 U R Câu 12: Công suất tỏa nhiệt P I R 2 2 R (ZL ZC ) Vì U, R không đổi P phụ thuộc vàoZL vàZC P phụ thuộc vào f. Chọn D. U2R Câu 13: Tổng trở của mạch ZChọn R A.2 (Z Z )2 100 P I2R 200W. L C Z2 U2R Câu 14: Ta có Z R 2 Z2 200. Công suất tiêu thụ của mạch P I2R 43W. C Z2 Chọn A. 16 U Câu 15: Ta có U U2 U2 50 U2 U2 U 30V I R 2A AB R C R 9 R R R Công suất của mạch điện là P I2R 60W.Chọn A. 2 2 2 2 U U U 2 2 Câu 16: Ta có RL L R 100 2 U2 100 2 U2 200 2 2 2 R R UAB UR (UL UC )
16. U U 100V I R 2A.Công suất của mạch làP I2R 100 2W. Chọn A. R R U 0,5 2 Câu 17: Chọn U 1 U U 0,5 cos R . L C R 2 2 2 2 2 UR (UL UC ) 0,5 (1 0.5) Chọn C. 2 3 UC 3 UR 3 Câu 18: Chọn UR 1 cos . Chọn B. 3 U2 (U U )2 2 U R L C L 3 Câu 19: Khi có điện áp một chiều đi qua điện trở P I2R 2U Khi điện áp xoay chiều có biên độ là 2U I' 2I P ' I'2 .R 4P.Chọn D. R 2 2 U Câu 20: Khi chưa tăng R P I .R1 R1 U2 U2 Khi tăng R lên hai lần P2 P2 0,5P1. Chọn C. R 2 2R1 1 3 1 1 Câu 21: Ta cóZ 100. Do cos tan 1 . C C 2 cos2 3 Z Z 1 Do mạch có tính cảm kháng nên L C 0 Z Z 50 Z 50 Z 150. R 3 L C L C Z 3 Suy ra L L .Chọn D.  2 2 2 Câu 22: Ta có U UR (UL UC ) UR , UL UC 0 cos 1. Lại có: UL UR 100V ZLI LI I 0,5A. Do đó P UIcos 50W.Chọn A. U2 Câu 23: Khicos 1 xảy ra cộng hưởng điện nên P 200. R1 R 2 Z Mặt khác C tan 3 Z R 3, U U R 2 Z2 R 2 4R 2 R 2 2R R . C 2 R1 R2C 2 C 1 2 1 2 1 R 2 3 U2 U2 Do đó P 200 600 3R 2 R 2 Công suất khi chưa mắc cuộn dây là: U2 U2 P R R R R 1 2 2 2 1 2 2 2 2 R1 R 2 ZC R1 R 2 R1 R 2
17. U2 U2 600 150W.Chọn C. 2R1 4R 2 4 Câu 24: Trong đoạn AM cường độ dòng điện trễ pha hơn u một góc với AM Z tan L 1 rad 0 R 4 i AM 4 4 2 Mặt khác: uAB uAM uMB 100 2 cos 100 t V cos cos( u i ) cos . 4 4 2 Chọn A. L Z Z Câu 25: Ta có R r R 2 r2 Z Z L C 1 C L C R r Điện áp hai đầu đoạn mạch AM vuông pha với điện áp hai đầu MB. Chọn UMB 1 UAM 2 1 1 1 2 5 Dựa vào giãn đồ vector 2 2 2 UR Ur UR UMB UAM 5 5 4 5 U U2 U2 U U2 U2 L MB R 5 C AM R 5 U U 4 cos R r . Chọn D. 2 2 5 UR Ur UL UC Câu 26: Khi nối tụ C điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R tăng 2 lần U 1 I R 1 I 1 cos 1 R1 1 1 1 (1) U 2 I R 2 I 2 cos 2 R2 2 2 2 2 2 Dòng điện trong hai trường hợp vuông pha nhau cos 1 cos 2 1(2) 2 Từ (1) và (2) cos . Chọn D. 2 5 2 2 2 2 Ud Ur UL 100 Ur UL U 50 3V Câu 27: Ta có r 2 2 2 2 U 50V U Ur (UL UC ) 100 3 Ur (UL 200) L Vì UC UL nên cường độ dòng điện luôn sớm pha hơn hiệu điện thế hai đầu mạch một góc với UL UC 7 tan 3 rad i U rad Ur 3 12 Trong cuộn dây chứa L và r nên cường độ dòng điện trong mạch trễ pha so với hiệu điện thế hai đầu cuộn UL 50 3 dây một góc với 2 và tan 2 2 rad d i rad. Ur 50 3 6 4 3 Biểu thức điện áp hai đầu cuộn dâyud 100 2 cos 100 t V. Chọn D. 4
18. Câu 28: Điện áp hai đầu cuộn dây lệch pha / 3 so với điện áp hai đầu điện trở R nên cuộn dây có điện Z trở. Khi đó tan L r 3 Z , do U U r2 Z2 R 2. 3 r L 1 R L 2 2 2ZL 2 2 R U U Khi đó R 2r Z (R r) ZL R 3 P R 2 . 3 2 Z 2R R r 3 R 3 U U 3;cos và Z . Chọn D. R Z 2 L 2 L Câu 29: Ta có R 2 R 2 Z .Z . C L C 1 1 Lại có U U R 2 Z2 (R 2 Z2 ) 3R 2 Z2 4Z2 3Z Z Z2 4Z2 . RL 2 RC L 4 C C C L C C L R R R (Z 4Z )(Z Z ) 0 Z 4Z cos C L C L C L 2 2 2 2 R (Z Z ) R 9Z 2 9 2 L C L R R 4 2 Do đó cChọnos B. . 13 L Cách 2: Ta có:R 2 R 2 Z .Z . nên tam giác OAB C L C vuông tại O. Chọn URC 2 URL 1 AB 3. 2 1 4 Suy ra U ;U ;U R 3 L 3 C 3 U 2 cos R . chọn B. 2 2 13 UR (UL UC ) Câu 30: Giả sử điện áp đặt vào hai đầu mạch là u 200 2 cos(t)(V). Khi đó cường độ dòng điện là:i 2 2 cos(100 t ) (với là góc lệch giữa u và i). uAB 200(V) Ở thời điểm t(s) : u i . u  4 4 1 Do ở thời điểm t s dòng điện i 3 và đang giảm nên 1 : 300 i t 4 300 1 Khi đó; 100 . . 300 4 4 6 Do đó P UIcos I2 R 200. 3.cos 3.50 150W.Chọn D. MB 1 6 U U Câu 31: Ban đầu cos 1 , khi nối tắt tụ thì cos 2 . Trong đó . 1 U 2 U 2 1 2 Vì UR 2UR U2 2U1 cos 2 2cos 1 cos 1 sin 1 2cos 1 tan 1 2 2 1 2
19. 1 1 Suy ra cos 2 2 .Chọn C. 1 tan 2 5 Cách 2: Theo giả thiết OK=2OH. Ta có KOA HBO HB OK HB OK 1 1 Do đó tan cos .Chọn C. 1 OH OH 2 2 5 1 Câu 32: Ta có U 40 2, U 50 2, Z 50 R U U 40(V). AM MB C C 1 C R1 Do u lệch so với i và chậm pha so với u suy ra u . Khi đó MB 4 2 MB MB 4 R 2 ZL U2 UL 50. 2 2 Do UAM và UMB vuông pha nên UAB UAM UMB 10 82. 90 Do đó cChọnos D. 0,99. 10 82 Cách 2: ;u 800 100 20 410,896. AM/i 4 i 4 AB 2 Suy ra 0,896 cos 0,99. Chọn D. AB/i 4 Câu 33: Giả sử điện áp đặt vào hai đầu mạch là u 200 2 cos(t)(V). Khi đó cường độ dòng điện là:i 2 2 cos(100 t ) (với là góc lệch giữa u và i). Ở thời điểm t(s) : uAB 200 2(V) u 0 i . 1 Do ở thời điểm t s dòng điện i=0 và đang giảm nên 1 : 600 i t 2 600 1 Khi đó; 100 . . 600 2 3 Do đó PChọn UB.Icos I2R 200.2.cos 4.20 120W. MB 1 3 Trọn bộ tài liệu giảng dạy đầy đủ môn Vật Lý 3 khối năm 2020 file word SIÊU KHUYẾN MÃI Giá gốc STT Tên tài liệu trên web
20. 1 Chuyên đề Vật Lý đầy đủ lớp 10 năm 2020 - Bùi Xuân Dương [File Word] 699k 2 Chuyên đề Vật Lý đầy đủ lớp 11 năm 2020 - Bùi Xuân Dương [File Word] 699k 3 Chuyên đề Vật Lý đầy đủ lớp 12 năm 2020 - Đặng Việt Hùng [File Word] 1699k Bộ đề kiểm tra theo chuyên đề môn Vật Lý lớp 10 - Chu Văn Biên [File 4 499k Word] Bộ đề kiểm tra theo chuyên đề môn Vật Lý lớp 11 - Chu Văn Biên [File 5 499k Word] Bộ đề kiểm tra theo chuyên đề môn Vật Lý lớp 12 - Chu Văn Biên [File 6 499k Word] 7 Giáo án theo phương pháp mới năm 2020 môn Vật Lý lớp 10 [File Word] 399k 8 Giáo án theo phương pháp mới năm 2020 môn Vật Lý lớp 11 [File Word] 399k 9 Giáo án theo phương pháp mới năm 2020 môn Vật Lý lớp 12 [File Word] 399k 10 TẤT CẢ SẢN PHẨM 5791k Chương trình khuyến mãi giảm giá 70% trong 10 ngày (10/10 - 20/10): 1799k cho combo 9 sản phẩm trên. Xem thử nội dung tại link sau: o2_m3BA/view?usp=sharing + Hình thức nhận tài liệu: Nhận file word qua email. + Hình thức thanh toán: Chuyển khoản ngân hàng. + Hướng dẫn đặt mua: Soạn tin "Đăng ký combo Lý" gửi số 0982.563.365 (Zalo)
21. Xem thử nội dung tại link sau: wTQo2_m3BA/view?usp=sharing