Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 17: Công suất mạch điện xoay chiều - Phạm Hồng Vương

Nội dung text: Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 17: Công suất mạch điện xoay chiều - Phạm Hồng Vương

1. CHỦ ĐỀ 17: CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Công suất P U.I.cos RI2 Trong đó: P là công suất (W); U là hiệu điện thế hiệu dung của mạch (V); I là cường độ dòng điện hiệu R dụng (A); cos gọi là hệ số công suất Z 2. Cực trị công suất RU2 P RI2 2 2 R ZL ZC ➢ Đoạn mạch RLC có R thay đổi a. Tìm R để Imax (Zmin): R = 0 U2 U 2 b. Tìm R để Pmax: R Z Z ;P ;Z R 2 I ;cos ; L C max 2R R 2 2 4 c. Khi R = R1 hoặc R = R2 mạch có cùng công suất P. 2 U 2 - Ta có: R R ;R R Z Z 1 2 P 1 2 L C tan 1.tan 2 1 1 2 / 2 U2 - Với giá trị R0 thì Pmax, ta có: R 0 R1R 2 ;Pmax 2 R1R1 ➢ Trường hợp cuộn dây có điện trở R0: U2 a. Tìm R để công suất toàn mạch đạt cực đại (Pmax): R R 0 ZL ZC ;Pmax 2 R R 0 Tổng quát: R1 R 2 R n ZL ZC (Nếu khuyết L hay C thì không đưa vào) b. Tìm R để công suất trên R cực đại (PRmax): 2 2 2 2 U 2 R R 0 ZL ZC ;Pmax ;cos 2 R R 0 2 c. Khi R = R1 hoặc R = R2 mạch có cùng công suất P 2 U 2 - Ta có: R R 2r ;R r R r Z Z 1 2 P 1 2 L C U2 - Với giá trị R0 thì Pmax, ta có: R 0 r R1 r R 2 r ;Pmax 2 R1 r R1 r ➢ Tìm điều kiện để URL & URC không phụ thuộc vào R a. Tìm điều kiện để URC không phụ thuộc R Trang 1
2. 2 2 U URC I R ZC URC không phụ thuộc R khi URC = U = const hay ZL ZL 2ZC 1 2 2 R ZC 2 Z 2Z  L C LC b. Tìm điều kiện dể URL không phụ thuộc R 1 Tương tự, ta có: Z 2Z  C L 2LC CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Đặt một điện áp xoay chiểu vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp có R thay đổi thì thấy khi R=30 và R=120 thì công suất toả nhiệt trên đoạn mạch không đổi. Để công suất đó đạt cực đại thì giá trị R phải là: A. 150B. 24C. 90D. 60 Giải R R1R 2 30.120 60 => Chọn đáp án D Ví dụ 2: Mạch như hình vẽ, C = 318(F), R biến đổi. Cuộn dây thuần cảm, điện áp giữa 2 đầu mạch u U0 sin100 t(V) , công suất tiêu thụ của mạch đạt giá trị cực đại khi R = R0 = 50. Cảm kháng của cuộn dây bằng: A. 40B. 100C. 60D. 80 Giải R thay đổi để Pmax R ZL ZC 50 ZL 60 => Chọn đáp án C Ví dụ 3: Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh, điện áp giữa hai đẩu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch lần lượt là u 100cos100 t(V) và i 100cos 100 t / 3 (mA) . Công suất tiêu thụ trong mạch là A. 5000WB. 2500WC. 50WD. 2,5W Giải 3 P UIcos 50 2.50 2.10 .cos 2,5W 3 => Chọn đáp án D 1 Ví dụ 4: Đặt hiệu điện thế u 100 2 sin100 t(V) vào hai đẩu đoạn mạch RLC nối tiếp, biết L F, hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R bằng ở hai đẩu tụ C và bằng 100V. Công suất tiêu thụ mạch điện là Trang 2
3. A. 250WB. 200WC. 100WD. 350W Giải U2 Mạch RLC có UR = U = 100 Mạch có hiện tượng cộng hưởng P với R Z Z 100 R L C => Chọn đáp án C Ví dụ 5: Đặt một điện áp xoay chiều có tần số f thay đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp thì thấy khi f = 40Hz và f = 90Hz thì điện áp hiệu dụng đặt vào điện trở R như nhau. Để xảy ra cộng hưởng trong mạch thì tần số phải bằng: A. 60HzB. 130HzC. 27,7HzD. 50Hz Giải f f1.f2 40.90 60Hz => Chọn đáp án A Ví dụ 6: Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp có R thay đổi thì thấy khi R = 30 và R=120 công suất toả nhiệt trên đoạn mạch không đổi. Biết U = 300 V, hãy tìm giá trị công suất đó? A. 150WB. 240WC. 300WD. 600W Giải Cách 1: R = R1 và R = R2 thì P như nhau. Vậy Pmax khi R R1R 2 30.120 60 ZL ZC U2 Với R 30; Z Z 60 Z 30 5 P RI2 R. 600W 1 L C Z2 U2 3002 Cách 2: P 600W R1 R 2 30 120 => Chọn đáp án D II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Công suất của dòng điện xoay chiểu trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do A. trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng. B. Có hiện tượng cộng hưởng điện trên đoạn mạch. C. một phần điện năng tiêu thụ trong tụ điện. D. điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện lệch pha với nhau. Bài 2: Trong đoạn mạch điện không phân nhánh gồm điện trở thuần R và tụ điện C, mắc vào điện áp xoay chiểu u U0 cost . Hệ số công suất của đoạn mạch là R R A. cos B. cos 2 2 2 2 1 R  C R 2C2 Trang 3
4. R R C. cos D. cos C R C Bài 3: Công suất toả nhiệt trung bình của dòng điện xoay chiểu được tính theo công thức nào sau đây? A. P U.I.cos B. P U.I.sin C. P u.i.cos D. P u.i.sin Bài 4: Công suất của một đoạn mạch xoay chiểu được tính bằng công thức nào dưới đây ? A. P R.I.cos B. P .Z.I2 C. P U.I D. P Z.I2.cos Bài 5: Đại lượng nào sau đây được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều? A. k = cos B. k = sin C. k = cot D. k = tan Bài 6: Công suất của dòng điện xoay chiều trên đoạn mạch RLC nối tiếp không phụ thuộc vào đại lượng nào sau đây? A. Độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp giữa hai bản tụ. B. Tỉ số giữa điện trở thuần và tổng trở của mạch C. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch D. Cường độ dòng điện hiệu dụng Bài 7: Trong đoạn mạch xoay chiều, hệ số công suất bằng 0 (cos = 0), khi: A. đoạn mạch không có tụ điện B. đoạn mạch có điện trở bằng không C. đoạn mạch không có cuộn cảm D. đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần Bài 8: Trong đoạn mạch điện không phân nhánh gồm điện trở thuần R và cuộn cảm thuần L, mắc vào điện áp xoay chiều u U0 cost(V) .Hệ số công suất của đoạn mạch là L R A. cos B. cos R 2 2 LC2 R 2 2 L R R C. cos D. cos 2 2 2 R  L 2 1 R 2 L2 Bài 9: Trong đoạn mạch điện xoay chiểu không phân nhánh RLC, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u U0 cost(V) . Hệ số công suất của mạch là R L C A. cos B. cos 2 R 2 2 2 1 R  L 2 2  C R R C. cos D. cos 2 2 2 1 2 1 R L R C C L Bài 10: Một điện áp xoay chiểu được đặt vào hai đầu một điện trở thuần. Giữ nguyên giá trị hiệu dụng, thay đổi tần số của điện áp. Công suất toả nhiệt trên điện trở A. không phụ thuộc vào tần sốB. tỉ lệ ngịch với tẩn số C. tỉ lệ thuận với bình phương của tần sốD. tỉ lệ thuận với tần số. Trang 4
5. Bài 11: Cho đoạn mạch xoay chiều gổm R, L, C mắc nối tiếp với cảm kháng lớn hơn dung kháng. Điện áp giữa hai đẩu 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. không thay đổiB. luôn giảm C. tăng đến một giá trị cực đại rồi lại giảmD. luôn tăng. Bài 12: Mạch điện xoay chiểu RLC mắc nối tiếp đang có tính cảm kháng, khi tăng tẩn số của dòng điện xoay chiểu thì hệ số công suất của mạch A. giảmB. tăngC. bằng 1D. không thay đổi Bài 13: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi nhưng tẩn số f thay đổi vào hai đầu một đoạn mạch RLC nối tiếp. Công suất toả nhiệt trên điện trở:t A. phụ thuộc fB. tỉ lệ với RC. tỉ lệ với UD. tỉ lệ với L Bài 14: Đoạn mạch điện nào sau đây có hệ số công suất nhỏ nhất? A. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C B. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 C. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L D. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C Bài 15: Phát biểu nào sau đây là sai? A. Hệ số công suất của các thiết bị điện quy định phải 0,85. B. Hệ số công suất càng lớn thì công suất hao phí của mạch càng lớn. C. Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, ta phải nâng cao hệ số công suất. D. Hệ số công suất càng lớn thì công suất tiêu thụ của mạch càng lớn. Bài 16: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch B. Công suất của dòng điện xoay chiểu phụ thuộc vào bản chất của mạch điện và tần số dòng điện trong mạch. C. Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào công suất hao phí trên đường dây tải điện D. Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch Bài 17: Đoạn mạch điện nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất? Trang 5
6. A. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L B. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C Bài 18: Mạch điện xoay chiểu RLC mắc nối tiếp đang có tính dung kháng, khi tăng tẩn số của dòng điện xoay chiểu thì hệ số công suất của mạch A. giảmB. lúc đầu tăng sau đó giảm C. bằng 0D. không thay đổi Bài 19: Hệ số công suất của đoạn mạch R,L,C nối tiếp không phụ thuộc vào đại lượng nào? A. Điện trở R.B. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. Điện dung C của tụ điện.D. Độ tự cảm L. B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Đặt điện áp u 200cos100 t(V) vào hai đầu đoạn mạch gồm một cuộn dây thuần cảm L 1/ H mắc nối tiếp với điện trở R = 100 thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 50WB. 100WC. 150WD. 250W Bài 2: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, trong đó R = 50. Đặt vào hai đẩu đoạn mạch một điện áp xoay chiều ổn định có điện áp hiệu dụng U = 120 V thì i lệch pha với u một góc 60°. Công suất của mạch là: A. 36WB. 72WC. 144WD. 288W Bài 3: Đặt điện áp u 100 2 cos100 t(V) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh, với C, R có độ lớn không đổi và L 1/ H . Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử R, L và C có độ lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 350WB. 100WC. 200WD. 250W Bài 4: Một điện trở 80 ghép nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 3/(5 ) H. Cường độ dòng điện chạy qua mạch có biểu thức i 2 2 cos 100 t / 3 (A) thì hệ số công suất và công suất tiêu thụ trên mạch là: A. k = 0,8 và 640WB. k = 0,8 và 320WC. k = 0,5 và 400WD. k = 0,8 và 160W Bài 5: Cho mạch điện không phân nhánh RLC: R = 50, cuộn dây thuần cảm có L 1/ H , tụ điện có C 103 /15 F . Biểu thức hiệu điện thế giữa 2 đầu mạch là u 200cos 100 t / 4 V thì hệ số công suất và công suất tiêu thụ trên toàn mạch là: A. k 2 / 2 và 200WB. k 2 / 2 và 400W C. k 0,5 và 200WD. k 2 / 2 và 100W Trang 6
7. Bài 6: Cho cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 3 3 /10 H ; mắc nối tiếp với một điện trở 30. Hiệu điện thế giữa 2 đầu mạch có biểu thức u 12 2 cos 2f t(V) , f thay đổi được. Khi f = 50Hz thì công suất tiêu thụ trên mạch là A. 1,2WB. 12WC. 120WD. 6W Bài 7: Mạch điện gồm điện trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu mạch u 50 2 cos100 t V . Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm là U 1 = 30V và giữa 2 đầu tụ điện là UC = 60V. Hệ số công suất của mạch bằng A. cos 3 / 5 B. cos 6 / 5 C. cos 5 / 6 D. cos 4 / 5 Bài 8: Dòng điện xoay chiều chạy trong đoạn mạch RLC có tần số 50 Hz. Công suất tỏa nhiệt tức thời trên đoạn mạch: A. biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số bằng 25 Hz B. biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số bằng 50 Hz C. biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số bằng 100 Hz D. không thay đổi theo thời gian Bài 9: Mắc đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm nối tiếp với một điện trở vào nguồn xoay chiều thì hệ số công suất của mạch bằng 0,5. Nếu giảm độ tự cảm của cuộn dây đi 3 lần thì khi đó, hệ số công suất của mạch sẽ bằng: A. 0,4B. 0,866C. 1D. 0,6 Bài 10: Quạt trẩn trên lớp học có điện trở R mắc vào ổ cắm điện có điện áp hiệu dụng u, khi quạt quay dòng điện chạy qua quạt có cường độ hiệu dụng I và lệch pha so với điện áp nguồn. Điện năng quạt tiêu thụ được tính theo biểu thức nào dưới đây? A. A = UItB. A = UIcos C. A = I 2Rt D. A = UIcos .t Bài 11: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch xoay chiều là u 160 2 cos 100 t / 6 (V) và cường độ dòng điện chạy trong mạch là i 2 2 cos 100 t / 6 (A) . Công suất tiêu thụ trong mạch là bao nhiêu? A. 160WB. 280WC. 320WD. 640W Bài 12: Một đoạn mạch xoay chiều gồm một điện trở mắc nối tiếp với một tụ điện. Điện năng tiêu thụ trong 3 giờ ở đoạn mạch là 0,15 kWh. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và giữa hai bản tụ lẩn lượt là 50 V và 30 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch và giá trị của điện trở là: A. 50W và 64B. 75W và 32C. 50W và 32D. 150W và 32 Bài 13: Mạch điện R, L, C mắc nối tiếp. L = 0,6 H, C = 10-4/ F, f = 50Hz. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đẩu đoạn mạch U = 80 V. Nếu công suất tiêu thụ của mạch là 80W thì giá trị điện trở R là: A. 30B. 80C. 20D. 40 Bài 14: Một mạch điện xoay chiểu RLC có điện trở thuần R = 110 được mắc vào điện áp u 220 2 cos 100 t / 2 (V) . Khi hệ số công suất của mạch lớn nhất thì mạch sẽ tiêu thụ công suất bằng A. 115WB. 220WC. 880WD. 440W Bài 15: Mạch điện xoay chiểu tần số 50 Hz gồm điện trở R = 50 mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở thuần r, độ tự cảm L. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch U = 200 V; trên điện trở là UR = 100 V; trên cuộn dây Ud= 100 2V . Hệ số công suất của mạch điện và điện trở r của cuộn dây là: Trang 7
8. A. 3/4; 25B. 1/2 ; 30C. 3/4; 50D. 1/2 ; 15 Bài 16: Một mạch điện xoay chiểu gồm có R, C, L mắc nối tiếp: C 10 4 / 3 F , cuộn dây lý tưởng có độ tự cảm L = 1/ H. Nguồn điện xoay chiểu đặt vào hai đầu của mạch điện có hiệu điện thế cực đại U 0 = 200 V, tẩn số f = 50 Hz. Biết cường độ dòng điện tức thời chạy trong mạch sớm pha /6 so với hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch. Công suất tiêu thụ điện của mạch điện này là: A. 10 3W B. 12,5 3W C. 25 3W D. 37,5 3W Bài 17: Cho đoạn mạch xoay chiểu không phân nhánh RLC có R thay đổi được. Hiệu điện thế giữa hai 4 đầu đoạn mạch u U0 cos100 t V ;C 10 / 2 F;L 0,8 / H . Để công suất tiêu thụ của mạch cực đại thì giá trị của R bằng: A. 120B. 50C. 100D. 200 Bài 18: Đoạn mạch xoay chiều RLC nối tiếp. Các giá trị R, L, C không đổi và mạch đang có tính cảm kháng, nếu tăng tần số của nguồn điện áp thì: A. công suất tiêu thụ của mạch giảmB. có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng C. công suất tiêu thụ của mạch tăngD. ban đầu công suất của mạch tăng, sau đó giảm Bài 19: Mạch điện R, L, c mắc nối tiếp L 0,6 / H;C 10 4 / F;f 50Hz . Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch U = 80 V. Nếu công suất tiêu thụ của mạch là 80 W thì giá trị điện trở R là: A. 30B. 60C. 20D. 40 Bài 20: Công suất tức thời của dòng điện xoay chiểu: A. luôn biến thiên cùng pha, cùng tần số với dòng điện B. luôn là hằng số C. luôn biến thiên với tần số bằng 2 lần tần số của dòng điện. D. có giá trị trung bình biến thiên theo thời gian C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG 35 Bài 1: Cho một đoạn mạch điện gồm một cuộn dây có điện trở thuần r = 5 và độ tự cảm L .10 2 H mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 30. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch 1 điện áp xoay chiều u 70 2 cos100 (V) . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 35 2W B. 70WC. 60WD. 30 2W Bài 2: Đặt điện áp u 100cos t / 6 (V) vào 2 đầu đoạn mạch có điện trở thuần, cuộn cảm thuần, tụ điện mác nối tiếp thì dòng điện qua mạch lài 2cos t / 3 (A) . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 100 3W B. 50W C. 50 3W D. 100W 100 Bài 3: Cho mạch điện không phân nhánh RLC. Biết L 1/ H;C F . Đặt vào 2 đầu đoạn mạch 1 4 hiệu điện thế u 75 2 cos100 t V . Biết công suất trên toàn mạch là P = 45W. Tìm giá trị của điện trở R? A. R = 45B. R = 60C. R = 80D. A hoặc C Bài 4: Đoạn mạch gồm R mắc nối tiếp cuộn thuần cảm L = 3/10 H vào hiệu điện thế xoay chiều có u = 100V, f = 50Hz. Biết công suất tiêu thụ của đoạn mạch là P = 100W. Tìm giá trị của R? A. 10B. 90C. 50D. Cả A và B đều đúng Trang 8
9. Bài 5: Cho mạch xoay chiểu RLC nối tiếp cuộn dây thuần cảm, R thay đổi được. Biết điện áp đặt vào mạch u 100 2 cos100 t V ,L 1/ 4 H,C 10 4 / 2 F . Khi công suất của mạch là 80W thì R có giá trị: A. 45 hoặc 28,8B. 80 hoặc 28,8C. 45 hoặc 80D. 80 Bài 6: Cho một đoạn mạch gồm điện trở R 1 = 30 mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở R 0 = 10 và độ tự cảm L =0,3/ H. Khi đặt vào hai đẩu đoạn mạch này điện áp u 100 2 cos100 t(V) , cuộn dây sẽ tiêu thụ công suất: A. P = 160WB. P = 120WC. P = 0D. P = 40W Bài 7: Mạch RLC khi mắc vào mạng xoay chiều có U = 200V, f = 50Hz thì nhiệt lượng toả ra trong 10 s là 2000J. Biết có hai giá trị của tụ thỏa mãn điểu kiện trên là C C1 25 / (F) và C C2 50 / (F) . R và L có giá trị là: A. 100 và 3/ HB. 300 và 1/ HC. 100 và 1/ HD. 300 và 3/ H Bài 8: Đặt một điện áp xoay chiều 100V - 50Hz vào hai đầu một cuộn dây có điện trở r = 10 thì dòng điện chạy qua cuộn dây lệch pha /3 so với điện áp đó. Công suất tiêu thụ điện của cuộn dâylà A. 600WB. 500WC. 250WD. 125W Bài 9: Đặt hiệu điện thế xoay chiều u 120 2 cos 100 t / 3 vào hai đầu đoạn mạch gồm một cuộn 10 4 dây thuần cảm L, một điện trở R và một tụ điện C F măc nối tiếp. Biết hiệu điện thế hiệu dụng trên cuộn dây L và trên tụ điện c bằng nhau và bằng một nửa trên điện trở R. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đó bằng: A. 144WB. 240WC. 72WD. 100W Bài 10: Mắc nối tiếp một bóng đèn sợi đốt và một tụ điện rồi mắc vào mạng điện xoay chiểu thì đèn sáng bình thường. Nếu mắc thêm một tụ điện hối tiếp với tụ điện ở mạch trên thì A. đèn sáng kém hơn trước B. đèn sáng hơn trước C. đèn sáng hơn hoặc kém sáng hơn tùy thuộc vào điện dung của tụ điện mắc thêm D. độ sáng của đèn không thay đổi. Bài 11: Đối với các dụng cụ tiêu thụ điện như quạt, tủ lạnh, động cơ điện với công suất và điện áp định mức P và U, nếu nâng cao hệ số công suất thì làm cho UR A. Cường độ dòng điện hiệu dụng tăng B. Công suất tiêu thụ điện hữu ích tăng C. Công suất tiêu thụ P giảm D. Công suất toả nhiệt tăng D. VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: 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 một L điện áp xoay chiều u U 2 cost V . Biết R r ; điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn MB lớn C gấp n 3 điện áp giữa hai đẩu đoạn AM. Hệ số công suất của đoạn mạch có giá trị là: A. 0,887B. 0,755C. 0,866D. 0,975 Trang 9
10. Bài 2: Đặt điện áp u U 2 cos100 t V vào hai đầu mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Khi mắc ampe kế có điện trở rất nhỏ vào hai đầu cuộn dây thì ampe kế chỉ 1(A), khi đó hệ số công suất của mạch là 0,8. Thay ampe kế bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì nó chỉ 200 (V) và hệ số công suất của mạch khi đó là 0,6. Giá trị R và U là: A. 28; 120VB. 128; 160VC. 12; 220VD. 128; 220V Bài 3: Cho đoạn mạch điện AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp nhau. Đoạn AM gồm một điện trở thuần R1 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C, đoạn mạch MB gồm một điện trở thuần R2 mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Đặt điện áp xoay chiều có tần số f 1/ 2 LC ; và có giá trị hiệu dụng luôn không đổi vào đoạn mạch AB. Khi đó đoạn mạch AB tiêu thụ công suất P1. Nếu nối tắt hai đầu cuộn cảm thì điện áp giữa hai đẩu mạch AM và MB có cùng giá trị hiệu dụng nhưng lệch pha nhau /3, công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB trong trường hợp này bằng 180 w. Giá trị của P1 là: A. 360WB. 320WC. 1080WD. 240W Bài 4: Một đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở thuần R, độ tự cảm L nối tiếp với một tụ điện có điện dung C đặt dưới điện áp xoay chiểu có giá trị hiệu dụng ổn định. Cường độ dòng điện qua mạch là i1 3cos100 t(A) . Nếu tụ C bị nối tắt thì cường độ dòng điện qua mạch là i2 3cos 100 t / 3 A . Hệ số công suất trong hai trường họp trên lần lượt là: A. cos 1 1;cos 2 1/ 2 B. cos 1 cos 2 3 / 2 C. cos 1 cos 2 3 / 4 D. cos 1 cos 2 1/ 2 Bài 5: Một đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện rồi mắc vào điện áp tức thời u 150 2 cos100 t(V) . Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đẩu cuộn dây là U RL = 200 V và hai đầu tụ điện là UC = 250 V. Hệ số công suất của mạch là: A. 0,6B. 0,707C. 0,8D. 0,866 Bài 6: Cho mạch điện xoay chiều AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp với đoạn mạch MB. Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R1 nối tiếp với cuộn thuần cảm có độ tự cảm L, đoạn mạch MB gồm điện trở thuần R 2 nối tiếp với tụ điện có điện dung C (R1 = R2 = 100). Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp u 100 2 cost(V) . Khi mắc ampe kế có điện trở không đáng kể vào hai đầu đoạn mạch MB thì ampe kế chỉ 2 / 2A . Khi mắc vào hai đấu đoạn mạch MB một vôn kế điện trở rất lớn thì hệ số công suất của mạch đạt giá trị cực đại. số chỉ của vôn kế là: A. 100VB. 50 2V C. 100 2V D. 50V Bài 7: Mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế giữa hai đẩu A và B ổn định có biểu thức u 100 2 cos100 t(V) . Cuộn cảm có độ tự cảm L = 2,5/ H, điện trở thuần R 0 = R = 100, tụ điện có điện dung C0. Người ta đo được hệ số công suất của mạch là cos = 0,8. Biết hiệu điện thế giữa hai đẩu đoạn mạch sớm pha hơn cường độ dòng điện qua mạch. Giá trị của C0 là bao nhiêu? 3 4 4 3 A. C0 10 / 3 F B. C0 10 / F C. C0 10 / 2 F D. C0 10 / F Bài 8: Đặt điện áp vào hai đầu mạch gồm một cuộn dây nối tiếp với tụ C, khi đó điện áp giữa hai đầu cuộn dây lệch pha /3 so với dòng điện và điện áp hiệu dụng trên tụ bằng lần điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây. Phát biểu nào sau đây là đúng Trang 10
11. A. pha của điện áp giữa hai đầu mạch là - /3 B. điện áp giữa hai đầu cuộn dây nhanh pha 120° so với điện áp giữa hai đầu mạch C. hệ số công suất của mạch bằng 0,87 D. điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở Bài 9: Đoạn mạch gồm một cuộn dây không thuần cảm nối tiếp tụ C được mắc vào điện áp xoay chiều ổn định thì cường độ dòng điện qua mạch là i1 3cos100 t(A) , hệ số công suất là m. Nếu tụ C bị nối tắt thì cường độ dòng điện qua mạch là i2 3cos 100 t / 3 (A) , hệ số công suất là n. Tỉ số m/n là: A. 3 B. 1/ 3 C. 1D. 0,5 Bài 10: Một đoạn mạch nối tiếp gổm một cuộn dây và một tụ điện. Hiệu điện thê hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch, giữa hai đầu cuộn dây, hai đẩu tụ điện đều bằng nhau. Tìm hệ số công suất cos của mạch? A. 0,5B. 3 / 2 C. 2 / 2 D. 1/4 Bài 11: Cho đoạn mạch xoay chiểu không phân nhánh RLC cuộn cảm có r 0; mắc theo thứ tự AF chứa điện trở R, FD chứa cuộn dây là DB chứa tụ điện uAB 175 2 cost(V);UFA 25V;UFD 25V;Udb 175V . Hệ số công suất của mạch là A. 24/25B. 7/25C. 1/7D. 1/25 Bài 12: Đoạn mạch điện gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây Ud và dòng điện là /6. Gọi hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện là U C, ta có UC = UD. Hệ số công suất của mạch điện bằng: A. 0,5B. 0,707C. 0,87D. 0,25 Bài 13: Mạch điện RLC như hình vẽ đặt dưới điện áp xoay chiều ổn định. Khi K ngắt, điện áp giữa hai đầu mạch trễ pha 45° so với cường độ dòng điện qua mạch. Tỉ sổ công suất tỏa nhiệt trên mạch trước và sau khi đóng khóa K bằng 2. Cảm kháng ZL có giá trị bằng mấy lần giá trị của điện trở thuần R? A. 1/3B. 0,5C. 1D. 2 Bài 14: Kí hiệu T1,T2 lần lượt là chu kì biến đổi của dòng điện xoay chiều và của công suất tỏa nhiệt tức thời của dòng điện đó. Mối quan hệ nào sau đây là đúng: A. T1 < T2 B. T1 = T2 C. T1 = 2T2 D. T1 = 4T2 Bài 15: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm tụ điện mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 50, đoạn mạch MB chỉ có một cuộn dây. Đặt điện áp u 200 2 cos100 t(V) vào hai đầu đoạn mạch AB thì thấy điện áp tức thời của đoạn AM và MB lệch pha nhau 2 /3 và các điện áp hiệu dụng UAM = UMB = 2R. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là A. 400WB. 800WC. 200WD. 100W 250 Bài 16: Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết L 1/ (H);C F , điện áp hiệudụng giữa hai đầu đoạn mạch là U = 225V, công suất tiêu thụ của mạch P = 405W, tần số dòng điện là 50Hz. Hệ số công suất của mạch có những giá trị nào sau đây? A. cos 0,6 hoặc cos 0,8 B. cos 0,75 C. cos 0,45 hoặc cos 0,65 D. cos 0,5 Trang 11
12. Bài 17: Chọn câu đúng? Cho đoạn mạch RLC như hình vẽ RLC (Hình 3.5) R= 100, cuộn dây thuần 10 4 cảm có độ tự cảm L = 2/ (H) và tụ điện có điện dung C F . Biểu thức hiệu điện thế tức thời giữa 2 điểm A và N là uAN 200cos100 t(V) . Công suất tiêu thụ trong đoạn mạch là A. 100WB. 79WC. 40WD. 50W Bài 18: Mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C 10 3 / 6 (F) . Đặt vào hai đẩu đoạn mạch một điện áp xoay chiểu có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 200 V. Để công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch là 200 W thì giá trị của điện trở R là bao nhiêu? A. 80 hay 120B. 20 hay 180C. 50 hay 150D. 60 hay 140 Bài 19: Đặt điện áp xoay chiều u 220 2 cos100 t(V) (t tính bằng giây) vào hai đầu đoạn mạch gồm 2.10 4 điện trở R= 50, cuộn cảm thuần L =1/ (H) và tụ điện C F mắc nối tiếp. Trong một chu kì, khoảng thời gian điện áp giữa hai đầu đoạn mạch thực hiện công âm là: A. 12,5msB. 5msC. 17,5msD. 15ms Bài 20: Cho mạch R, L, C mắc nối tiếp UAB 170cos100 t(V) . Hệ số công suất của toàn mạch là cos 1 0,6 và hệ số công suất của đoạn mạch AN là cos 2 0,8 ; cuộn dây thuần cảm. Điện áp hiệu dụng UAN là A. UAN 96V B. UAN 72V C. UAN 90V D. UAN 150V Bài 21: Đặt điện áp UAB 200 2 cos100 t(V) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. L, R không đổi và 100 C F. Đo điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu mỗi phần tử thì thấy UC = UR = U1/2. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 100WB. 200WC. 120WD. 250W Bài 22: Một đoạn mạch nối tiếp AB theo thứ tự gồm điện trở thuần R, cuộn thuần cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C, N là điểm nối giữa cuộn cảm và tụ điện. Biết UAB 100 2 cos100 t(V) , hệ số công suất của toàn mạch là cos 1 0,6 và hệ số công suất của đoạn mạch AN là cos 2 0,8 . Tìm biểu thức điện áp đúng? 53 37 A. uR 60 2 cos 100 t V B. uC 125 2 cos 100 t V 180 180 143 C. uAN 125 2 cos 100 t V D. uL 75 2 cos 100 t V 2 180 Bài 23: Đặt điện áp xoay chiểu ổn định vào hai đẩu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây và tụ C. Khi đó đoạn mạch AB tiêu thụ công suất 320W và có hệ số công suất là 0,8. Nếu nối tắt tụ C thì điện áp giữa hai đầu điện trở R và điện áp giữa hai đầu cuộn dây có cùng giá trị hiệu dụng nhưng lệch pha nhau /3, công suất tiêu thụ của mạch lúc này là: A. 75WB. 375WC. 90WD. 180W Trang 12
13. Bài 24: Một đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Khi cho dòng điện xoay chiều có cường độ hiệu dụng 2 A chạy qua cuộn dây thì điện áp giữa hai đầu cuộn dây và hai đầu tụ điện có cùng giá trị hiệu dụng nhưng lệch pha nhau 2 /3. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch bằng 347W. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch bằng: A. 200VB. 100VC. 347VD. 173,5V Bài 25: Đoạn mạch AB gồm đoạn mạch AN nối tiếp với đoạn mạch NB. Đoạn mạch AN gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L= 1/2 H và điện trở thuần R 1 =50 mắc nối tiếp. Đoạn mạch NB gồm tụ điện có điện dung C và điện trở thuần R2 mắc nối tiếp. Đặt vào hai đẩu AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AN và NB lần lượt là 5 uAN 200 2 cos 100 t V và u NB 100 6 cos 100 t V . Hệ số công suất của mạch có giá 6 12 trị A. 0,97B. 0,87C. 0,71D. 0,92 III. HƯỚNG DẪN GIẢI A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án A Bài 4: Chọn đáp án B Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án A Bài 7: Chọn đáp án B Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án A Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án A Bài 13: Chọn đáp án A Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án B Bài 16: Chọn đáp án C Bài 17: Chọn đáp án B Bài 18: Chọn đáp án B Bài 19: Chọn đáp án B B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án B Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án B Bài 5: Chọn đáp án A Trang 13
14. Bài 6: Chọn đáp án A Bài 7: Chọn đáp án D Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án B Bài 10: Chọn đáp án D Bài 11: Chọn đáp án A Bài 12: Chọn đáp án C Bài 13: Chọn đáp án B Bài 14: Chọn đáp án D Bài 15: Chọn đáp án A Bài 16: Chọn đáp án C Bài 17: Chọn đáp án A Bài 18: Chọn đáp án A Bài 19: Chọn đáp án D Bài 20: Chọn đáp án C C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án B Cảm kháng của cuộn dây là: ZL L 35  2 2 Tổng trở của mạch: Z r R ZL 35 2  U Cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch: I 2 A Z Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: P I2 . R r 70 W Bài 2: Chọn đáp án C Độ lệch pha: u i 6 Công suất tiêu thụ của mạch: P UIcos 50 2. 2 cos 50 3 W 6 Bài 3: Chọn đáp án D 1 Ta có cảm kháng của cuộn dây là: Z L 100  và dung kháng của tụ điện là Z 40  L C C 2 U 2 Công suất của đoạn mạch: P I2 R .R P.R 2 U2 .R P Z Z 0 2 2 L C R ZL ZC 2 2 2 Thay số vào 45.R 75 .R 45.60 0 R1 45;R 2 80 Bài 4: Chọn đáp án D Ta có cảm kháng của cuộn dây là: ZL L 30  2 2 U 2 2 2 Công suất tiêu thụ của mạch: P I R 2 2 .R P.R U .R P.ZL 0 R ZL Trang 14
15. 2 2 2 Thay số vào 100.R 100 .R 100.30 0 R1 10;R 2 90 Bài 5: Chọn đáp án C 1 Cảm kháng của cuộn dây là: Z L 140  và dung kháng của tụ điện là Z 200  L C C 2 U 2 Công suất tiêu thụ của đoạn mạch: P I2 R .R P.R 2 U2 .R P Z Z 0 2 2 L C R ZL ZC 2 2 2 2 Thay số vào 45.R 80.R 100 R 80.60 0 R1 45;R 2 80 Bài 6: Chọn đáp án D Ta có cảm kháng của cuộn dây là: ZL L 30  2 2 Tổng trở toàn mạch là: Z R1 R 0 ZL 50 2 2 U Công suất của cuộn dây là: P I .R 0 .R 0 40W Z Bài 7: Chọn đáp án A A 2000 Công suất tiêu thụ của mạch điện là: A P.t P 200W t 10 1 Dung kháng của tụ C : Z 400 1 C1 C1 1 Dung kháng của tụ C : Z 200 2 C2 C2 Z Z C1 C2 Vì với C1 và C2 có cùng công suất nên Z Z const Z 300 L C L 2 3 Độ tự cảm L H U2 .R 2002.R Mà công suất tiêu thụ: P I2 .R 200 R 100 R 2 Z2 R 2 1002 LC1 Bài 8: Chọn đáp án C U2 Ta có: P I2 .R UIcos cos2 250W R Bài 9: Chọn đáp án C 1 Ta có dung kháng: Z 100 C C Vì UL UC mạch có cộng hưởng điện U R Mà: U U R Z R 200 L C 2 C 2 U2 Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: P 72W max R Bài 10: Chọn đáp án A Trang 15
16. U Lúc đầu có đèn và tụ thì tổng trở là Z R 2 Z2 1 L C1 Z1 2 U Sau khi mắc thêm tụ nối tiếp với tụ C thì tổng trở của mạch là: Z R 2 Z Z I 1 2 C1 C2 Z2 Ta thấy L2 tăng lên I giảm xuống Bóng đèn sáng yếu hơn Bài 11: Chọn đáp án B P Ta có: P UIcos I U.cos P2 Công suất hao phí của động cơ: P I2 R hp U2 cos2 Nếu cos tăng thì công suất hao phí giảm Công suất tiêu thụ hữu ích tăng D. VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án C L Ta có: R r R 2 r2 Z .Z C L C 2 2 Đặt ZL = 1 và ZC = x R r x Vì theo đề bài: UMB n.UAM ZMB n.ZAM 2 2 2 2 ZL r n. R ZC với n 3 1 1 x 3.x x2 x Z 3 C 1 R r 3 R r 3 Hệ số công suất của đoạn mạch là: cos 2 2 2 (R r) ZL ZC Bài 2: Chọn đáp án B Lúc đầu mắc ampe kế vào thì mạch điện chỉ còn lại RC, cường độ dòng điện I = 1(A) R 3 5 Từ hệ số công suất: cos RC 0,8 ZC .R;Z R 2 2 4 4 R ZC 5 Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là: U I.Z R 1 4 Lúc mắc vôn kế vào thì mạch điện có cả RLC Với UL = 200(V); R 25 Từ hệ số công suất: cos RLC 0,6 ZL R 2 2 12 R ZL ZC UR R 12 UR 96V UL ZL 25 U cos 0,6 R U 160 V 2 RLC U Trang 16