Giải SBT lí 12 bài 15 công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều hệ số công suất

Bài 15 Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều Hệ số công suất Bài 15 1 trang 42 SBT Vật Lí 12 Đặt một điện áp xoay chiều, tần số f = 50 Hz và giá trị hiệu dụng U = 80 V vào hai đầu đoạn mạch[.]

Bài 15: Công suất điện tiêu thụ mạch điện xoay chiều Hệ số công suất Bài 15.1 trang 42 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều, tần số f = 50 Hz giá trị hiệu dụng U = 80 V vào hai đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp Biết 0,6 104 cuộn cảm có độ tự cảm L = (H), tụ điện có điện dung C = (F) cơng   suất toả nhiệt R 80 W Giá trị điện trở R A 30 Ω B 80 Ω C 20 Ω D 40 Ω Lời giải: Cảm kháng: ZL = Lω = L.2πf = Dung kháng: ZC  0,6 2.50  60  1   4  100 C C.2.f 10 2.50  Cường độ dòng điện mạch I U R   Z L  ZC   80 R  402 Công suất tỏa nhiệt điện trở: R.802  80W  R  40 P =IR=  R  402 Chọn đáp án D Bài 15.2 trang 42 SBT Vật Lí 12: Phát biểu sau sai nói đoạn mạch điện xoay chiều có tụ điện ? A Hệ số công suất đoạn mạch B Điện áp hai tụ điện trễ pha  so với cường độ dòng điện qua đoạn mạch C Công suất tiêu thụ đoạn mạch khác D Tần số góc dịng điện lớn dung kháng đoạn mạch nhỏ Lời giải: C - sai đoạn mạch chứa tụ có công suất Chọn đáp án C Bài 15.3 trang 42 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều u  200 cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở 100Ω, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Khi đó, điện áp hai đầu tụ điện   u2 = 100 cos 100t   (V) Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB 2  A 100 W B 300 W C 400 W D 200 W Lời giải:   - Từ biểu thức điện áp đầu tụ điện u2 = 100 cos 100t   (V) 2  => pha dòng điện i nhanh pha uC góc => dòng điện pha với điện áp => ZL = ZC (hiện tượng cộng hưởng điện) - Cường độ dòng điện chạy mạch I U AB 200   2A R 100  Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB Pmax = IR2 = 100.4 = 400W Chọn đáp án C   Bài 15.4 trang 43 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = U cos 100t   (V) vào 6  hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp cường độ dịng điện qua mạch i =   I0 cos 100t   (A) Hệ số công suất đoạn mạch 6  A 0,86 B 1,00 C 0,71 D 0,50 Lời giải:    Độ lệch pha u i là: u  i      6 => điện áp u trễ pha i   => Hệ số công suất: cos   cos    0,5 3 Chọn đáp án D Bài 15.5 trang 42 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = U cos t (V) (với U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Biết điện trở R độ tự cảm L cuộn cảm xác định tụ điện có điện dung C thay đổi Thay đổi điện dung tụ điện đến công suất đoạn mạch đạt cực đại thấy điện áp hiệu dụng hai tụ điện 2U Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm lúc A 2U B 3U C 2U D U Lời giải: C thay đổi để công suất cực đại mạch có tượng cộng hưởng điện Pmax ZL = ZC => ZL = ZC = 2U Chọn đáp án C Đề dùng cho câu 15.6, 15.7, 15,8 15.9: Cho mạch điện hình 15.1 Điện áp hai đầu mạch AB uAB = 65 cosωt (V) Các điện áp hiệu dụng UAM = 13 V ;UMN = 13 V ; UNB = 65 V Công suất tiêu thụ mạch 25 W Bài 15.6 trang 43 SBT Vật Lí 12: Điện trở cuộn cảm ? A Ω B 10 Ω C Ω D 12 Ω Lời giải: - Ta có: + U 2MN  U r2  U L2  U L  U MN  U 2r  132  U r2 (1) + U 2AB  ( U R  U r )  (U L  U C )  652  (13  U R )   U L  65  (2) Thay (1) vào (2) ta có:  652  (13  U R )   132  U 2r  65  Giải phương trình ta có: Ur = 12V, UL = 5V Ta có: P  U  Ur   R Rr  U  Ur  Rr R P Mặt khác ta có: (13  12)   25 25 (3) R U R 13   (4) r U r 12 Từ (3) (4) giải phương trình ta có: R = 13Ω; r = 12Ω Chọn đáp án D Bài 15.7 trang 43 SBT Vật Lí 12: Cảm kháng cuộn dây A Ω B 10 Ω C Ω D 12 Ω Lời giải: Ta có: ZL U L 5    ZL  r  12  5 r U r 12 12 12 Chọn đáp án A Bài 15.8 trang 43 SBT Vật Lí 12: Cường độ dịng điện hiệu dụng mạch A A B A C A D A Lời giải: Ta có: I  U r 12   1A r 12 Chọn đáp án D Bài 15.9 trang 43 SBT Vật Lí 12: Hệ số công suất mạch A 13 B 12 13 C 10 13 D 13 Lời giải: Hệ số công suất đoạn mạch: cos   U R  U r 13  12   U AB 65 13 Chọn đáp án A Bài 15.10 trang 43 SBT Vật Lí 12: Cho mạch điện xoay chiều gồm có điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C mắc nối tiếp, điện áp hai đầu đoạn mạch u = 50 cos100t (V) Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm hai đầu tụ điện: UL = 30 V ; UC = 60 V a) Tính hệ số cơng suất mạch b) Cho biết công suất tiêu thụ mạch P = 20 W Xác định R, L,C Lời giải: a) Theo ta có U2 = UR2 + (UC - UL)2  U R  U  (U L  U C )  502  (30  60)  40V hệ số công suất mạch: cos   U R 40   0,8 U 50 b) Theo ta có P = 20 = 40I => I = 0,5A Từ suy ra: +R= U R 40   80 I 0,5 + ZL = U L 30   60 I 0,5 Mà ZL = ωL  L  + ZC = ZL 60   (H)  100 5 U C 60   120 I 0,5 Mà ZC  1 25 C   105 (F) C ZC 120.100 3 Bài 15.11 trang 44 SBT Vật Lí 12: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở R, độ tự cảm L nối tiếp với tụ điện có điện dung C Các điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U = 120 V, hai đầu cuộn dây Ud = 120 V, hai đầu tụ điện UC = 120 V Xác định hệ số công suất mạch Lời giải: Theo ta có: UL  1202  1202  1202  60V 2.120 U R  1202  602  60 3V Hệ số công suất: cos   R U R 60 3    Z U 120 Bài 15.12 trang 44 SBT Vật Lí 12: Cuộn dây có L = 0,6 (H) nối tiếp với tụ điện  (F) mạch điện xoay chiều; điện áp tức thời hai đầu đoạn 14000 mạch u = 160cos10πt (V) Công suất điện tiêu thụ mạch 80 W Viết biểu thức i C= Lời giải: Theo ta có: Dung kháng: ZC   C Cảm kháng: ZL  L.  1 100 14000  140 0,6 100  60  Độ lệch pha điện áp dòng điện sin()  ZC  Z L U C  U L 80 1     cos   Z U 80 2 Mặt khác P = UIcosφ, cho nên: I P 80   1A  I0  2A Ucos  80 2 Vậy biểu thức i i=   cos 100t   (A) 4  Bài 15.13* trang 44 SBT Vật Lí 12: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở, cuộn dây tụ điện ghép nối tiếp (H.15.2) Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch u = 65 cos100πt (V) Các điện áp hiệu dụng UAM = 13 V; UMN = 13 V ; UNB = 65 V a) Chứng tỏ cuộn dây có điện trở r ≠ b) Tính hệ số công suất mạch Lời giải: a) Ta thấy cuộn dây khơng cảm vì: U2 ≠ UAM2 + (UNB - UMN)2 b) Ta vẽ giản đồ vectơ: U  U AM  U MN  U NB Trong U AM  I; U NB  I Hai tam giác ABM NBM (có cạnh nhau) dẫn tới kết hai tam giác vuông HAB HNM đồng dạng, suy ra: 65 AB HA    13 NM HN tan  => tanβ = 13  65 Trên Hình 15.1.G 2β = φ1 => sinφ1 = sin2β tan   10    tan   26 13 25 Mặt khác theo Hình 15.1G, ta có : φ + φ1 =  => cosφ = sinφ1 = 13 ... 13 Lời giải: Hệ số công suất đoạn mạch: cos   U R  U r 13  12   U AB 65 13 Chọn đáp án A Bài 15. 10 trang 43 SBT Vật Lí 12: Cho mạch điện xoay chiều gồm có điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C... 2 .120 U R  120 2  602  60 3V Hệ số công suất: cos   R U R 60 3    Z U 120 Bài 15 .12 trang 44 SBT Vật Lí 12: Cuộn dây có L = 0,6 (H) nối tiếp với tụ điện  (F) mạch điện xoay chiều; điện áp... 43 SBT Vật Lí 12: Cường độ dịng điện hiệu dụng mạch A A B A C A D A Lời giải: Ta có: I  U r 12   1A r 12 Chọn đáp án D Bài 15. 9 trang 43 SBT Vật Lí 12: Hệ số cơng suất mạch A 13 B 12 13 C 10