Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chương 4: Dòng điện xoay chiều - Dạng 4: Bài toán công suất tiêu thụ, hệ số công suất (Có lời giải)

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chương 4: Dòng điện xoay chiều - Dạng 4: Bài toán công suất tiêu thụ, hệ số công suất (Có lời giải)

1. IV. BÀI TOÁN CÔNG SUẤT TIÊU THỤ, HỆ SỐ CÔNG SUẤT 1. Phương pháp - Vận dụng các công thức về công suất ở phần lí thuyết đã trình bày. - Các bài tập liên quan đến cực trị của công suất, hệ số công suất xem ở phần: L biến thiên, C biến thiên,  biến thiên. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một cuộn dây khi mắc vào hiệu điện thế xoay chiều 50 V – 50 Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 0,2 A và công suất tiêu thụ trên cuộn dây là 1,5W. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu? A. k 0,15. B. k 0,25. C. k 0,50. D. k 0,75. Lời giải P R 2 37,5 Hệ số công suất của mạch là cos I 0,15 Z U 250 I Đáp án A. Ví dụ 2: Mạch RLC mắc nối tiếp được mắc vào dòng điện xoay chiều có phương trình điện thế u 220 2 cos 100 t V và phương trình dòng điện i 2 2 cos 100 t A. Tìm công suất của 3 2 mạch điện trên? A. 220 W B. 440 W C. 220 3 W D. 351,5W Lời giải Công suất tiêu thụ của mạch điện trên là U I P UI cos 0 0 cos 220 3 W 2 Đáp án C. Ví dụ 3: Hai đầu đoạn mạch RLC, cuộn dây thuần cảm, được duy trì điện áp uAB U0 cos t (V). Thay đổi R, khi điện trở có giá trị R 24 thì công suất đạt cực đại 300 W. Hỏi khi điện trở bằng 18 thì mạch điện tiêu thụ công suất bằng bao nhiêu? A. 288 W.B. 168 W.C. 248 W. D. 144 W. Lời giải R thay đổi để công suất tiêu thị đạt giá trị cực đại nên ta có (xem chi tiết vì sao có biểu thức này ở phần R biến thiên) R2 Z Z 2 242 0 L C U 2 Pmax 300 U 120V 2R0 Trang 1
2. U 2 R Khi R=18 thì công suất tiêu thụ là P 288 W 2 2 R ZL ZC Đáp án A. Ví dụ 4: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn AD và DB ghép nối tiếp. Điện áp tức thời trên các đoạn mạch và dòng điện qua chúng lần lượt có biểu thức: 2 uAD 100 2 cos 100 t V ; uDB 100 6 cos 100 t V ; i 2 cos 100 t A . Công 2 3 2 suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là: A. 100WB. 242WC. 186,6W D. 250W Lời giải Biểu thức hiện điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 2 uAB uAD uDB 100 2 cos 100 t 100 6 cos 100 t 374,2cos 100 t 1,904 2 3 Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là U0 I0 374,2. 2 P UI cos cos cos 1,904 250 W 2 2 2 Đáp án D. Ví dụ 5: Hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch ổn định và có biểu thức u U0 cost V . Khi C C1 thì công suất mạch là P 200W và cường độ dòng diện qua mạch là i I0 cos t A . Khi 4 C C2 thì công suất mạch cực đại. Tính công suất mạch khi C C2 A. 400WB. 440 2 WC. 800WD. 220 2 W Lời giải Từ giả thiết ta có độ lệch pha giữa u và i là . Do đó 4 1 U 2 U 2 cos P .cos2 2 R 2R U 2 Khi C C ta có P 400 W 2 max R Đáp án A. Ví dụ 6: Đặt vào 2 đầu mạch điện có 2 phần tử C và R với điện trở R ZC 100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thứcu 100 100 2 cos 100 t V . Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở 4 A. 50WB. 200WC. 25W D. 150W Lời giải Trang 2
3. Hiệu điện thế đầu mạch là tổng hợp của 2 phần + Phần xoay chiều 100 2 cos 100 t V 4 + Phần không đổi: 100V. Phần này không tạo ra dòng điện vì đoạn mạch chứa C. 2 2 U R Công suất tỏa nhiệt: P RI 2 2 50 W R ZC Đáp án A. Ví dụ 7: Mạch điện xoay chiều RLC ghép nối tiếp, đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế u U0 cos t V . Điều chỉnh C C1 thì công suất của mạch đạt giá trị cực đại Pmax 400W . Điều chỉnh 3 C C thì hệ số công suất của mạch là . Công suất của mạch khi đó là: 2 2 A. 200WB. 100 3 W C. 100WD. 300W Lời giải KhiC C1 ta có công suất của mạch đạt giá trị cực đại nên (chứng minh được xét ở phần C biến thiên): U 2 P max R U 2 KhiC C ta có P cos2 P cos2 300W 2 R max Đáp án D. 0,4 Ví dụ 8: Đặt vào hai đầu dây có độ tự cảm L H một hiệu điện thế một chiều U 12V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là I1 0,4 A . Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây này một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U2 120V , tần số f 50Hz thì công suất tiêu thụ ở cuộn dây bằng A. 360WB. 480WC. 16,2W D. 172,8W Lời giải Khi đặt vào hai đầu cuộn dây điện hiệu điện thế một chiều, thì ta có U R 30  I1 Khi đặt vào hai đầu cuộn dây một điện áp xoay chiều, thì ta có 2 2 U2 R P2 RI2 2 2 172,8 W R ZL Đáp án D. 3 Ví dụ 9: Một cuộn dây có điện trở thuần R 100 3 và độ tự cảm L H mắc nối tiếp với một đoạn mạch X có tổng trở Z X rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V, tần số 50 Hz thì thấy Trang 3
4. dòng điện qua mạch điện có cường độ hiệu dụng bằng 0,3A và chậm pha 30 so với điện áp giữa hai đầu mạch. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X bằng: A. 40WB. 9 3 WC. 18 3 W D. 30W Lời giải Ta có công suất tiêu thụ trên toàn mạch là P PX PR từ đó suy ra 2 2 PX UI cos RI 120.0,3.cos30 0,3 .100 3 9 3 Đáp án B. Ví dụ 10: Cho mạch điện AB gồm một bóng đèn dây tóc có ghi 120V 75W ; một cuộn dây có độ tự 0,48 cảm H và một tụ điện mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u U cos100 t ( t tính 0 bằng s) thì thấy đèn sáng bình thường và công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB bằng 100W. Hệ số công suất của cuộn cảm bằng bao nhiêu? 4 3 1 1 A. B. C. D. 5 5 3 2 Lời giải 2 2 Udm 120 Điện trở của đèn là RD 192  Pdm 75 1 1 Ta có P P P 25 W P r P 64  r AB den 3 den 3 den Hệ số công suất của cuộn cảm là r 64 cos 0,8 d 2 2 2 2 r ZL 64 48 Đáp án A. Ví dụ 11: Đặt điện áp u 200 2 cos100 t (u tính bằng V, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. Biết cuộn dây là cuộn cảm thuần, R 20 và cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch bằng 1 3A. Tại thời điểm t thìu 200 2V . Tại thời điểm t s thì cường độ dòng điện trong mạch bằng 600 không và đang giảm. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch MB bằng A. 180WB. 200WC. 120W D. 90W Lời giải Trang 4
5. 1 Tại thời điểm t s thì cường độ dòng điện trong mạch bằng không và đang giảm, suy ra tại thời điểm 600 1 t (dùng đường tròn quét ngược một góc .100 ) pha của dòng điện lúc này là 600 6 2 6 3 Mặt khác, tại thời điểm t thìu 200 2 U0 nên pha của hiệu điện thế là 0. Suy ra hiệu điện thế và cường độ dòng điện lệch pha nhau góc 3 Công suất toàn mạch là P UI cos P P P UI cos RI 2 200.3.cos 20.32 120 R X X 3 Đáp án C. STUDY TIP Công suất tiêu thụ toàn mạch bằng tổng công suất tiêu thụ trên các phần tử trong mạch P PR PX Ví dụ 12: Đặt điện áp u U 2 cost (với U và  không đổi) vào đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. R là biến trở, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C. Biết LC 2 2 . Gọi P là công suất tiêu thụ trong mạch AB. Đồ thị trong hệ tọa độ vuông góc ROP biểu diễn sự phụ thuộc của P vào R trong trường hợp K mở ứng với đường (1) và trong trường hợp K đóng ứng với đường (2) như hình vẽ. Giá trị của điện trở r bằng A. 180 B. 60 C. 20 D. 90 Trang 5
6. Lời giải 2 Theo bài ra ta có LC 2 ZL 2ZC - Khi K mở, công suất của mạch là U 2 U 2 U 2 P R r R r R r 1 2 2 2 2 2 2 R r ZL ZC R r 2ZC ZC R r ZC - Khi K đóng, mạch gồm R và C. Công suất của mạch là U 2 U 2 U 2 U 2 P2 R 2 2 R P2max R0 ZC I R ZC 2RZC 2ZC 2ZC Dựa vào đồ thị ta có: Z 60 P 5 U 2 20U 2 30 100 C 2max 3. 5. 20 P 20 3 2Z 202 Z 2 2Z 400 Z 2 Z  2 C C C C C 3 Dựa vào đồ thị, ta có R0 20 nên từ (I) suy ra ZC 20. Do đó ta chỉ lấy nghiệm ZC 60 . Cũng dựa vào đồ thị thị có U 2 U 2 r 20 P1 0 P2 20 r 2 2 20. 2 2 2 2 2 2 II r ZC 20 ZC r ZC 20 ZC 2 2 r 180 Với ZC 60 thay vào (II) tính được r 200r 60 0 . r 20 Dựa vào đồ thị ta có U 2 U 2 P 20 P 20 20 r 20. 1 2 2 2 202 Z 2 20 r ZC C 20 r 20 1 20 r 2 602 202 602 200 2 20 r 180 20 r 200. 20 r 3600 0 r 160 20 r 20 Vậy chỉ có r 180 thỏa mãn. Đáp án A. 3. Bài tập tự luyện Câu 1: Công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện xoay chiều được tính theo công thức nào sau đây? A. P ui cos . B. P uisin . C. P UI cos . D. P UI sin . Câu 2: Đại lượng nào sau đây được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều? A. k sin . B. k cos . C. k tan . D. k cotan . Câu 3: Mạch điện nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất? Trang 6
7. A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 . B. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L. C. Điện trở thuần R nối tiếp tụ điện C. D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. Câu 4: Mạch điện nào sau đây có hệ số công suất nhỏ nhất? A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 . B. Điện trở thuần R nối tiếp cuộn cảm L. C. Điện trở thuần R nối tiếp tụ điện C. D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. Câu 5: 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 đổi. B. tăng. C. giảm.D. bằng 0. Câu 6: Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp đang có tính dung kháng, khi tăng tần số của dòng điện xoay chiều thì hệ số công suất của mạch: A. không thay đổi. B. tăng. C. giảm.D. bằng 0. Câu 7: Chọ trả lời sai. Trong một mạch điện xoay chiều, công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: P kUI trong đó: A. k là hệ số biểu thị độ giảm công suất của mạch gọi là hệ số công suất của dòng điện xoay chiều. B. Giá trị của k có thể 1. R D. k được tính bởi công thức: k cos . Z Câu 8: Chọn câu trả lời sai. Công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều gồm RLC (cuộn dây thuần cảm) mắc nối tiếp A. là công suất tức thời. B. là P UI cos C. là P RI 2. D. là công suất trung bình trong một chu kì. Câu 9: Một đoạn mạch không phân nhánh có dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc nhỏ hơn 2 A. Trong đoạn mạch không thể có cuộn cảm. B. Hệ số công suất của đoạn mạch bằng không. C. Nếu tăng tần số dòng điện lên một lượng nhỏ thì cường độ hiệu dụng qua đoạn mạch giảm. D. Nếu tăng tần số dòng điện lên một lượng nhỏ thì cường độ hiệu dụng qua đoạn mạch tăng. Câu 10: Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Mạch đang có hiện tượng cộng hưởng.Tìm phát biểu sai? A. U Rmin U. B. Pmax . Trang 7
8. C. Imax . D. ZL ZC . Câu 11: Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R là một biến trở, được mắc vào mạch điện xoay chiều 1 có hiệu điện thế hiệu dụng và tần số không đổi. Khi R R ; ; thì công suất trong mạch đạt cực 0 LC đại. Tìm phát biểu sai? A. Mạch đang có hiện tượng cộng hưởng. B. U R U. U C. U R 2 D. Mạch có thể có tính cảm kháng hoặc dung kháng. Câu 12: Mạch RLC mắc nối tiếp được mắc vào mạng điện có giá trị hiệu điện thế hiệu dụng không đổi, nhưng tần số có thể thay đổi. Khi tăng tần số của dòng điện thì công suất của mạch giảm. Tìm phát biểu đúng nhất? A. Mạch tính cảm kháng. B. Mạch có tính dung kháng. C. Mạch đang cộng hưởng. D. Đáp án A và B. Câu 13: Một tụ điện có điện dung C 5,3F mắc nối tiếp với điện trở R 300 thành một đoạn. Mắc đoạn này vào mạng điện xoay chiều 220V-50Hz. Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một phút là: A. 32,22J.B. 1047J.C. 1933J. D. 2148J. Câu 14: Một cuộn dây khi mắc vào hiệu điện thế xoay chiều 50V-50Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 0,2A và công suất tiêu thụ trên cuộn dây là 1,5W. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu? A. k 0,15 B. k 0,25 C. k 0,5 D. k 0,75 Câu 15: Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là: u 100sin 100 t V , dòng điện là: 3 i 4cos 100 t A . 6 Công suất tiêu thụ của mạch là: A. 200W.B. 400W. C. 800W.D. một giá trị khác. Câu 16: Một mạch xoay chiều có u 200 2 cos100 t V và i 5 2 cos 100 t A . 2 Công suất tiêu thụ của mạch là: A. 0.B. 1000W.C. 2000W. D. 4000W. 1 10 4 Câu 17: Mạch RLC nối tiếp: R 50,L H ,C F , f 50Hz. Hệ số công suất của đoạn 2 mạch là: 1 A. 0,6B. 0,5C. D. 1. 2 Trang 8
9. Câu 18: Mạch RLC mắc nối tiếp được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số không đổi. Nếu cuộn dây không có điện trở thì hệ số công suất cực đại khi nào? A. R ZL ZC . B. R ZL . C. R ZC . D. ZL ZC . Câu 19: Mạch RLC có R thay đổi được, được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số không thay đổi, R bằng bao nhiêu thì mạch đạt công suất cực đại? (Không có hiện tượng cộng hưởng xảy ra). A. R ZL ZC B. ZL 2ZC . C. ZL R. D. ZC R. Câu 20: Mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây có điện trở trong r . Khi R thay đổi thì giá trị R là bao nhiêu để công suất trong mạch đạt cực đại? (Không có hiện tượng cộng hưởng xảy ra). A. R ZL ZC B. R r ZL ZC C. R r ZL ZC D. R 2 ZL ZC Câu 21: Mạch điện chỉ có R 20 . Hiệu điện thế hai đầu mạch điện là 40 V, tìm công suất trong mạch khi đó. A. 40W.B. 60W.C. 80W. D. 0W. 10 4 Câu 22: Mạch điện chỉ có C, C F , tần số của dòng điện trong mạch 50 Hz, hiệu điện thế hiệu dụng là 50V. Tìm công suất trong mạch khi đó. A. 40W.B. 60W.C. 80W. D. 0W. 1 Câu 23: Mạch điện chỉ có L, L H ,tần số của dòng điện trong mạch 50 Hz, hiệu điện thế hiệu dụng là 50 V. Tìm công suất trong mạch khi đó. A. 40W.B. 60W.C. 80W. D. 0W. Câu 24: Mạch RLC mắc nối tiếp được mắc vào dòng điện xoay chiều có phương trình hiệu điện thế u 220 2 cos 100 t V và phương trình dòng điện là i 2 2 cos 100 t A . Tìm công suất của 3 2 mạch điện trên? A. 220W.B. 440W. C. 220 3 W.D. 351,5W. 1 Câu 25: Mạch RL có R 50, L H được mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số trong mạch là 50 Hz. Nếu hiệu điện thế hai đầu mạch điện là 50 V. Hãy tính công suất trong mạch khi đó. A. 20W.B. 10W.C. 100W. D. 25W. 10 4 Câu 26: Mạch điện có RC, biết R 50,C F . Mạch điện trên được gắn vào mạng điện có hiệu điện thế 50V, tần số 50 Hz. Công suất trong mạch khi đó. A. 20W.B. 10W.C. 100W. D. 25W. Câu 27: Mạch điện RLC có C thay đổi, R 50, ZL 50 , mắc mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có tần số trong mạch 50 Hz. Tìm C để công suất trong mạch đạt cực đại. Trang 9
10. 10 4 10 3 A. C F. B. C F. 5 1 1 C. C F D. C F 2 Câu 28: Mạch điện RLC có C thay đổi, R 50, ZL 50 , mắc mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có tần số trong mạch 50 Hz. Biết U = 100V, hãy tính công suất khi đó. A. 50W.B. 60W.C. 100W. D. 200W. Câu 29: Mạch điện RLC mắc nối tiếp, gắn mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế 50 1 10 4 V, tần số dòng điện có thể thay đổi được. Biết L H,C F . Tính f để công suất trong mạch đạt cực đại? A. 60Hz.B. 40Hz.C. 50Hz. D. 100Hz. Câu 30: Mạch điện RLC mắc nối tiếp, gắn mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế 50 1 10 4 V, tần số dòng điện có thể thay đổi được. Biết L H,C F . Nếu công suất cực đại trong mạch. Hãy tính điện trở của mạch? A. 20. B. 30. C. 25. D. 80. Câu 31: Mạch điện RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R thay đổi được. ZL 100, ZC 60 được mắc vào mạch điện xoay chiều 50V – 50Hz. Tìm R để công suất trong mạch đạt giá trị cực đại? A. 30. B. 40. C. 50. D. 60. Câu 32: Mạch điện RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R thay đổi được. ZL 100, ZC 60 được mắc vào mạch điện xoay chiều 50V- 50Hz. R thay đổi để mạch điện có công suất cực đại. Tính giá trị hệ số công suất khi đó? 1 A. cos 1. B. cos . 2 1 3 C. cos . D. cos . 2 2 Câu 33: Mạch điện RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R thay đổi được. ZL 100, ZC 60 được mắc vào mạch điện xoay chiều 50V-50Hz. R thay đổi để có công suất cực đại. Tính công suất tiêu thụ trong mạch khi đó? A. 30W.B. 31,25W.C. 32W. D. 21,35W. Câu 34: Một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm thay đổi được, mắc nối tiếp với một điện trở R 40 . Mạch điện trên được mắc vào mạng điện xoay chiều 40V-50Hz. Xác định giá trị của độ tự cảm L để công suất trong mạch đạt cực đại? A. L tiến đến .B. L tiến về 40 mH. 0,4 C. L . D. L tiến về 0. Câu 35: Một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm thay đổi được, mắc nối tiếp với một điện trở R 40 . Mạch điện trên được mắc vào mạng điện xoay chiều 40 V-50Hz. Tính công suất cực đại đạt được khi L thay đổi? Trang 10
11. A. 80W.B. 20W.C. 40W. D. 60W. 0,4 Câu 36: Mạch điện gồm có cuộn dây, điện trở trong là 50 , độ tự cảm của mạch là H . Mắc mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có tần số thay đổi được. Tính tần số dòng điện để công suất trong mạch là cực tiểu? A. f 0Hz. B. f 50Hz. C. f 100Hz. D. f . 0,4 Câu 37: Mạch điện gồm có cuộn dây, điện trở trong là 50 , độ tự cảm của mạch là H . Mắc mạch điện trên vào mạng điện xoay chiều có tần số thay đổi được. Nếu điều chỉnh tần số dòng điện trong mạch đến giá trị 50Hz sau đó mắc thêm vào mạch điện một tụ điện. Hãy tính điện dung của tụ điện để công suất trong mạch đạt cực đại? 10 4 4.10 4 A. F .B. F. 10 3 C. F. D. không có đáp án. 4 Câu 38: Mạch điện RLC mắc nối tiếp có R thay đổi được. Được đặt vào mạch điện 200V – 50Hz. Thấy 10 3 công suất trong mạch đạt cực đại bằng 100 W (Không có hiện tượng cộng hưởng), biết C F , hãy 2 tính giá trị của R? A. 50 B. 100. C. 200. D. 400. Câu 39: Mạch điện có hai phần tử RC có C thay đổi, được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, biết điện trở trong mạch là 60 , tính C để công suất trong mạch lớn nhất? A. C tiến về 0.B. C . 10 3 C. C tiến về F. D. Không có đáp án. 6 Câu 40: Mạch điện có hai phần tử RC có C thay đổi, được mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, biết điện trở trong mạch là 60 . Nếu U = 300V tính công suất của mạch khi đó? A. 1000W.B. 5100W.C. 1500W. D. 2000W. 2 Câu 41: Mạch RLC có R thay đổi được, C 31,8F, L H , được mắc vào mạng điện 200V – 50Hz. Điều chỉnh R để công suất trong mạch đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó? A. 100W.B. 400W.C. 200W. D. 250W. Câu 42: Mạch RLC có R thay đổi, khi R 20 và khi R 40 thì công suất trong mạch như nhau. Tìm R để công suất trong mạch đạt cực đại? A. 30. B. 20 2. C. 40. D. 69. Câu 43: Mạch RLC khi tần số f 20Hz và khi f 80Hz thì công suất trong mạch như nhau, tìm f để công suất trong mạch đạt cực đại? A. 50 Hz.B. 55 Hz.C. 40 Hz. D. 54,77 Hz. Trang 11
12. Câu 44: Mạch RLC khi f1 f2 40Hz và khi f f2 thì công suất trong mạch như nhau. Khi f 60Hz thì công suất trong mạch đạt cực đại, tính f2. A. 77 Hz.B. 90 Hz.C. 97 Hz. D. 100 Hz. Câu 45: Mạch RLC có R thay đổi, ta thấy khi R 10 và khi R 20 thì công suất trong mạch như nhau. Tìm giá trị của R để công suất trong mạch đạt cực đại? A.10. B. 15. C. 12,4. D. 10 2. 1 Câu 46: Một mạch xoay chiều gồm một cuộn cảm có R 30, L H , mắc nối tiếp với một tụ điện 4 10 4 có C F. Hiệu điện thế ở hai đầu mạch là u 250 2 cos 2 ft V . Điều chỉnh f để cường độ 2 dòng điện trong mạch có giá trị cực đại. Giá trị của f khi đó là: A. 25 Hz.B. 50 Hz.C. 100 Hz. D. 200 Hz. 1 Câu 47: Mạch RLC có R thay đổi được. Biết L H và mạch điện trên được gắn vào mạng điện 220V – 50Hz. Khi điều chỉnh R 40 và khi R 160 thì công suất trong mạch là như nhau. Tìm giá trị của dung kháng? A. ZC 200 B. ZC 100 C. ZC 20 D. ZC 50 1 10 3 Câu 48: Chọn câu sai: Chọn một đoạn mạch xoay chiều RLC nối tiếp. Biết L H ,C F . Đặt 4 vào hai đầu mạch một hiệu điện thế u 120 2 sin100 t V . Thay đổi R để cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại. Khi đó: A. dòng điện trong mạch là Imax 2A. B. công suất mạch là P 240W. C. điện trở R 0 D. công suất mạch là P 0. 10 3 Câu 49: Mạch RLC nối tiếp: R 25;C F và L là cuộn thuần cảm biến đổi được. Hiệu điện thế 5 giữa hai đầu đoạn mạch là u 100 2 cos 100 t V . Thay đổi L sao cho công suất mạch đạt cực 4 đại. Giá trị của L khi đó là: 1 1 A. L H . B. L H . 2 2 4 C. L H . D. L H . 2 Câu 50: Mạch RLC mắc nối tiếp: R 80;r 20; L H , C thay đổi được. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là: u 120 2 cos100 t V . Thay đổi C để công suất mạch cực đại. Giá trị cực đại của công suất bằng: Trang 12
13. A. Pmax 180W. B. Pmax 144W. C. Pmax 288W. D. Pmax 720W. 1 Câu 51: Mạch RLC mắc nối tiếp. Biết R 100, L H và C thay đổi được. Hiệu điện thế hai đầu mạch có biểu thức: u 200 2 cos100 t V . Thay đổi C để hệ số công suất mạch đạt cực đại. Khi đó cường độ hiệu dụng trong mạch bằng: A. 1 A.B. 2 A.C. 2 3 A.D. 2 2 A. 10 4 Câu 52: Mạch RLC mắc nối tiếp. Biết R 100;C F . Cuộn thuần cảm có L thay đổi được. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là u 200cos100 t V . Thay đổi L để công suất mạch đạt giá trị cực đại. Khi đó công suất của mạch là: A. 100W.B. 100 2 W. C. 200W.D. 400W. Câu 53: Một đoạn mạch gồm R 100 , một cuộn thuần cảm có L thay đổi được và tụ điện có 4 C 0,318.10 F mắc nối tiếp vào mạch điện xoay chiều có uAB 200cos 100 t V . L phải có giá trị bao nhiêu để công suất lớn nhất? Pmax ? A. L 0,318 H , P 200W. B. L 0,159 H , P 240W. C. L 0,636 H , P 150W. D. Một giá trị khác. 10 4 Câu 54: Một đoạn mạch gồm điện trở R 100 nối tiếp với C F và cuộn dây có 0 2,5 r 100, L H . Nguồn có u 100 2 sin 100 t V . Để công suất của mạch đạt giá trị cực đại, người ta mắc thêm một tụ C1 với C0 : 10 3 A. C mắc song song với C và C F . 1 0 1 15 10 3 B. C mắc nối tiếp với C và C F . 1 0 1 15 4.10 6 C. C mắc song song với C và C F . 1 0 1 4.10 6 D. C mắc nối tiếp với C và C F . 1 0 1 Câu 55: Mạch RLC nối tiếp: L 159 mH ;C 15,9F , R thay đổi được. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạchu 120 2 cos100 t V . Khi R thay đổi thì công suất tiêu thụ cực đại của đoạn mạch là: A. 240 W.B. 48 W.C. 96 W. D. 192 W. Trang 13
14. Câu 56: Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, với R 10 , cảm kháng ZL 10 , dung kháng ZC 5 ứng với tần số f . Khi f thay đổi đến f thì trong mạch có hiện tưởng cộng hưởng điện. Hỏi tỷ lệ nào sau đây là đúng? 1 A. 2 f f . B. f f . 2 C. f 4 f . D. f 2 f . Câu 57: Hai đầu đoạn mạch RLC, cuộn dây thuần cảm, được duy trì điện áp uAB U0 cost V . Thay đổi R, khi điện trở có giá trị R 24 thì công suất đạt giá trị cực đại 300W. Hỏi khi điện trở bằng 18 thì mạch tiêu thụ công suất bằng bao nhiêu? A. 288W.B. 168W.C. 248W. D. 144W. Câu 58: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn AD và DB ghép nối tiếp. Điện áp tức thời trên các đoạn mạch và dòng điện qua chúng lần lượt có biểu thức: uAD 100 2 cos 100 t V ; 2 2 uDB 100 6 cos 100 t V ; 3 i 2 cos 100 t A . 2 Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là: A. 100W.B. 242W.C. 186,6W. D. 250W. Câu 59: Hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu mạch ổn định và có biểu thức: u U0 cost V . Khi C C1 thì công suất mạch là P 200W và cường độ dòng điện qua mạch là: i I0 cos t A . Khi 4 C C2 thì công suất mạch cực đại. Tính công suất mạch khi C C2 . A. 400W.B. 400 2 W. C. 800W.D. 200 2 W. Câu 60: Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R và một cuộn dây mắc nối tiếp. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có tần số 50Hz và có giá trị hiệu dụng U không đổi. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của R và giữa hai đầu của cuộn dây có cùng giá trị và lệch pha nhau góc . Để hệ số công suất bằng 1 thì 3 người ta phải mắc nối tiếp với mạch một tụ có điện dung 100F và khi đó công suất tiêu thụ trên mạch là 100W. Hỏi khi chưa mắc thêm tụ thì công suất tiêu thụ trên mạch bằng bao nhiêu? A. 80W.B. 86,6W.C. 75W. D. 70,7W. Câu 61: Đặt vào 2 đầu mạch điện có 2 phần tử C và R với điện trở R ZC 100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thứcu 100 100 2 cos 100 t V . Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở: 4 A. 50W.B. 200W.C. 25W. D. 150W. Trang 14
15. Câu 62: Đặt vào 2 đầu mạch điện có 2 phần tử L và R với điện trở R ZL 100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thứcu 100 100 2 cos 100 t V . Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở: 4 A. 150W.B. 200W.C. 25W. D. 15W. Câu 63: Đặt vào 2 đầu mạch điện chỉ có R với điện trở R 100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thức u 100 100 2 cos 100 t V . Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở: 4 A. 50W.B. 200W.C. 25W. D. 150W. Câu 64: Đặt vào 2 đầu mạch điện chỉ có R với điện trở R 100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thức u 100 100 2 cos 100 t V . Xác định giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch? 4 1 A. 2A.B. 2 A.C. 1A.D. A. 2 Câu 65: Một mạch điện xoay chiều gồm 3 phần tử RLC, cuộn dây thuần cảm. Mắc mạch điện trên vào nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi thì thấy hiệu điện thế ở 2 đầu mỗi phần tử là như nhau và công suất tiêu thụ của mạch là P. Hỏi nếu bỏ tụ C chỉ giữ lại R, L thì công suất tiêu thụ của mạch là P sẽ bằng bao nhiêu theo P? A. P P. B. P 2P. 1 1 C. P P. D. P P. 2 2 Câu 66: Mạch điện xoay chiều RLC ghép nối tiếp, đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế u U0 cos t V . Điều chỉnh C C1 thì công suất của mạch đạt giá trị cực đại Pmax 400W . Điều chỉnh 3 C C thì hệ số công suất của mạch là . Công suất của mạch khi đó là: 2 2 A. 200W.B. 100 3 W. C. 100W.D. 300W. Câu 67: Mạch điện xoay chiều RLC có R thay đổi được mắc vào hiệu điện thế xoay chiều u 200cos100 t V. Biết khi R 50 và R 200 thì công suất mạch điện đều bằng nhau và bằng P. Giá trị của P là: A. 80W.B. 400W.C. 160W. D. 100W. Câu 68: Có hai hộp kín mà trong mỗi hộp chứa 2 trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Khi lần lượt mắc vào hai đầu mỗi hộp hiệu điện thế xoay chiều u 200cos100 t V thì cường độ dòng điện hiệu dụng và công suất mạch điện tương ứng đều là I và P. Đem nối tiếp hai hộp đó và duy trì hiệu điện thế trên thì cường độ dòng điện cũng là I. Lúc đó công suất cả đoạn mạch là: P A. 4P.B. P.C. 2P. D. 2 0,4 Câu 69: Đặt vào hai đầu một cuộn dây có độ tự cảm L H một hiệu điện thế một chiều U 12V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là I1 0,4A . Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây này một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụngU2 120V , tần số f 50Hz thì công suất tiêu thụ ở cuộn dây bằng Trang 15
16. A. 360W.B. 480W.C. 16,2W. D. 172,8W. Câu 70: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có R là biến trở. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều có biểu thứcu 120 2 cos120 t V. Biết rằng ứng với hai giá trị của biến trở: R1 38, R2 22 thì công suất tiêu thụ P trên đoạn mạch như nhau. Công suất của đoạn mạch khi đó nhận giá trị nào sau đây: A. 120W.B. 484W.C. 240W. D. 282W. 3 Câu 71: Một cuộn dây có điện trở thuần R 100 3 và độ tự cảm L H mắc nối tiếp với một đoạn mạch X có tổng trở Z X rồi mắc vào điện áp có xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V, tần số 50Hz thì thấy dòng điện qua mạch điện có cường độ hiệu dụng bằng 0,3A và chậm pha 30 so với điện áp giữa hai đầu mạch. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X bằng: A. 40W.B. 9 3 W.C. 18 3 W. D. 30W. Câu 72: Đoạn mạch gồm một cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L nối tiếp với một tụ điện biến đổi có điện dung C thay đổi được. Hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu mạch là u U 2 cos t V . Khi 6 C C1 thì công suất mạch là P và cường độ dòng điện qua mạch là:i I 2 cos t A . Khi thì 3 công suất mạch cực đại là P0 . Tính công suất suất cực đại P0 theo P. 4P 2P A. P B. P C. P 4P D. P 2P 0 3 0 3 0 0 Câu 73: Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R và một cuộn dây mắc nối tiếp. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có tần số f và có giá trị hiệu dụng U không đổi. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của R và giữa hai đầu của cuộn dây có cùng giá trị và lệch pha nhau góc . Để hệ số công suất bằng 1 thì người 4 ta phải mắc nối tiếp với mạch một tụ có điện dung C và khi đó công suất tiêu thụ trên mạch là 200W. Hỏi khi chưa mắc thêm tụ thì công suất tiêu thụ trên mạch bằng bao nhiêu? A. 100W.B. 150W.C. 75W. D. 170,7W. Câu 74: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm biến trở R, cuộn dây không thuần cảm có điện trở r ZL mắc nối tiếp. Điều chỉnh R để công suất tiêu thụ trên cuộn dây là lớn nhất. Hệ số công suất của mạch khi đó là: 3 3 1 1 A. B. C. D. 2 4 2 2 Câu 75: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm biến trở R và cuộn dây không thuần cảm có điện trở r mắc nối tiếp. Khi điều chỉnh giá trị của R thì nhận thấy với R 20 , công suất tiêu thụ trên R là lớn nhất và khi đó điện áp ở hai đầu cuộn dây sớm pha so với điện áp ở hai đầu điện trở R. Hỏi khi điều chỉnh R bằng 3 bao nhiêu thì công suất tiêu thụ trên mạch là lớn nhất? A.10. B.10 3. C. 7,3. D. 14,1. Câu 76: Mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp RLC có điện trở R 50 . Biểu rằng tần số nguồn điện xoay chiều có thể thay đổi được nhờ bộ phận biến tần nhưng giá trị hiệu dụng của điện áp thì được giữ không Trang 16
17. đổiU 100 2V . Hỏi rằng trong quá trình biến tần dòng điện (từ 0 Hz đến ) thì công suất tiêu thụ của mạch biến thiên trong khoảng nào? A. Từ giá trị bằng 0 đến 200W. B. Từ giá trị lớn hơn 0W đến 200W. C. Từ giá trị bằng 0 đến 400W. D. Từ giá trị lớn hơn 0W đến 400W. Câu 77: Một mạch điện xoay chiều gồm 3 phần tử RLC, cuộn dây thuần cảm. Mắc mạch điện trên vào nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi thì thấy hiệu điện thế ở 2 đầu lần lượt là U R U L , UC 2U R và công suất tiêu thụ của mạch là P. Hỏi nếu mắc thêm tụ C C nối tiếp với C thì công suất tiêu thụ của mạch P là sẽ bằng bao nhiêu theo P? A. P P. B. P 2P. 1 1 C. P P. D. P P. 5 5 1 Câu 78: Cho mạch điện gồm một cuộn dây độ tự cảm L H , điện trở r 50 mắc nối tiếp với một 2.10 4 điện trở R có giá trị thay đổi được và tụ C F . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều ổn định có f 50Hz . Lúc đầu R 50 . Khi tăng R thì công suất tiêu thụ của biến trở R sẽ: A. giảm.B. tăng. C. tăng rồi giảm.D. giảm rồi tăng. Câu 79: Mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp RLC, cuộn dây thuần cảm. Điện trở R và tần số dòng điện f có thể thay đổi. Ban đầu ta thay đổi R đến giá trị R R0 để công suất tiêu thụ trên mạch cực đại là P1 . Cố định cho R R0 và thay đổi f đến giá trị f f0 để công suất mạch cực đại P2 . So sánh P1 và P2 . A. P1 P2. B. P2 2P1. C. P2 2P1. D. 2P2 P1. Câu 80: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R là biến trở. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch bằng U không đổi. Khi điện trở của biến trở bằng R1 và R2 người ta thấy công suất tiêu thụ trong đoạn mạch trong hai trường hợp bằng nhau. Tìm công suất cực đại khi điện trở của biến trở thay đổi. U 2 R R U 2 A. 1 2 B. 4R1R2 2 R1R2 2U 2 U 2 C. D. R1 R2 R1 R2 ĐÁP ÁN 1.C 2.B 3.A 4.D 5.C 6.B 7.C 8.A 9.D 10.A 11.A 12.D 13.C 14.A 15.D 16.A 17.C 18.D 19.A 20.B 21.C 22.D 23.D 24.C 25.B 26.B 27.A 28.D 29.C 30.C Trang 17