Bài 15 Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều Hệ số công suất Câu 1 Công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều được tính theo công thức A 2 2 Z cos R Z = + B Z cos R = C 2 2R Z cos Z + =[.]
Bài 15 Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều Hệ số công suất Câu 1: Công suất tỏa nhiệt dịng điện xoay chiều tính theo cơng thức: A cos = B cos = Z R +Z 2 Z R R + Z2 C cos = Z D cos = R Z Hướng dẫn giải Đáp án là: D Hệ số công suất đoạn mạch: cos = R Z Câu 2: Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Hệ số công suất mạch bằng: R A R + L + C L − B R C R C R + L − C D R L − C Hướng dẫn giải Đáp án là: C Hệ số công suất: R = Z cos = R R + L − C 2 Câu 3: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R tụ điện mắc nối tiếp dung kháng tụ điện ZC Hệ số công suất đoạn mạch là: A B C D R − ZC R R R − ZC R + ZC R R R + ZC Hướng dẫn giải Đáp án là: D Hệ số công suất mạch gồm R C: cos = R R = Z R + ZC Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều u = U cos ( t + )( ) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Hệ số công suất đoạn mạch là: A R R + ( C ) B C R C R C D R R + ( C ) −2 Hướng dẫn giải Đáp án là: D Hệ số công suất đoạn mạch: cos = R R R = = −2 Z R + ZC R + ( C ) Câu 5: Công suất đoạn mạch R, L, C nối tiếp không phụ thuộc vào: A độ tự cảm L mạch điện B pha ban đầu dòng điện qua mạch C chu kì T điện áp hai đầu đoạn mạch D dung kháng ZC mạch điện Hướng dẫn giải Đáp án là: B Ta có: công suất: P = U.Icos = UI R U = IR = I 2R Z Z Công suất khơng phụ thuộc vào pha ban đầu dịng điện qua mạch Câu 6: Đặt vào hai đầu đoạn mạch có điện trở R điện áp xoay chiều u = U cos ( t ) ( U số) Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: (U ) A 4R (U ) B 2R C U R U 02 D R Hướng dẫn giải Đáp án là: B Công suất tiêu thụ đoạn mạch có điện trở thuần: U ( U0 ) P = = R 2R Câu 7: Với φ độ lệch pha u i Đại lượng sau gọi hệ số công suất mạch điện xoay chiều A cosφ B cotφ C sinφ D tanφ Hướng dẫn giải Đáp án là: A cosφ gọi hệ số công suất mạch điện xoay chiều Câu 8: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp: cuộn dây cảm có độ tự cảm 10−4 L = ( H ) , tụ điện có điện dung C = ( F) , R điện trở thay đổi 2 Đặt hiệu điện xoay chiều ổn định hai đầu đoạn mạch AB có biểu thức u AB = 200cos100t ( V ) Xác định R để mạch tiêu thụ công suất 80 W? A 40, 160 B 100, 400 C 50, 200 D 10, 40 Hướng dẫn giải Đáp án là: C ZL = L = 100;ZC = = 200, U = 100 2V C Công suất tiêu thụ mạch là: U2 U2 P =I R= R= R R + 1002 R + ( Z L − ZC ) (100 ) 80 = R = 50 R R = 200 R + 1002 Câu 9: Cơng suất dịng điện xoay chiều đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ tích UI A phần điện tiêu thụ tụ điện B cuộn dây có dịng điện cảm ứng C điện áp hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện biến đổi lệch pha D có tượng cộng hưởng đoạn mạch Hướng dẫn giải Đáp án là: C Công suất dòng điện xoay chiều đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ tích UI điện áp hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện biến đổi lệch pha Câu 10: Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp có cộng hưởng điện, tăng điện trở mạch hệ số cơng suất mạch A không thay đổi B tăng C giảm D tăng giảm Hướng dẫn giải Đáp án là: C Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp có cộng hưởng điện, tăng điện trở mạch hệ số cơng suất mạch giảm Câu 11: Chọn phát biểu A Có hai cuộn dây mắc nối tiếp, cuộn dây có hệ số cơng suất lớn cơng suất lớn B Hệ số công suất đoạn mạch cosφ = 0,5 chứng tỏ cường độ dòng điện mạch trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch C Hệ số công suất đoạn mạch cosφ = mạch sớm pha chứng tỏ cường độ dòng điện so với điện áp hai đầu đoạn mạch D Hệ số công suất đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp phụ thuộc tần số dòng điện mạch Hướng dẫn giải Đáp án là: D Hệ số công suất cos = R đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp phụ thuộc tần số Z dòng điện mạch Câu 12: Mạch điện xoay chiều sau có hệ số cơng suất lớn Với R điện trở thuần, L độ tự cảm, C điện dung A Mạch có R B Mạch nối tiếp L C C Mạch có C D Mạch nối tiếp R L Hướng dẫn giải Đáp án là: A Ta có: cos = R Z mạch có R mạch có RLC mắc nối tiếp ZL = ZC cho hệ số cơng suất lớn Câu 13: Công suất đoạn mạch RLC nối tiếp có tính dung kháng ( ZL ZC ) Nếu ta tăng tần số dịng điện hệ số công suất mạch: A không thay đổi B giảm C tăng D tăng lên giảm Hướng dẫn giải Đáp án là: D Ta có hệ số công suất: cos = R =k Z Mạch có tính dung kháng: ZL ZC Khi ta tăng tần số dịng điện đó: + Hiệu số cảm kháng dung kháng giảm dần 0, hệ số cơng suất tăng dần đến k + Sau hiệu số cảm kháng dung kháng tăng dần từ đến giá trị hệ số công suất k giảm từ k Chọn D – k tăng lên giảm Câu 14: Công suất đoạn mạch RLC nối tiếp có tính cảm kháng ( Z L ZC ) Nếu ta giảm tần số dịng điện hệ số công suất mạch: A không thay đổi B giảm C tăng D tăng lên giảm Hướng dẫn giải Đáp án là: D + Ta có, hệ số công suất: cos = R =k Z + Mạch có tính cảm kháng: ZL ZC + Độ lớn hiệu số cảm kháng dung kháng: ZL − ZC = L − 1 = 2fL − C 2fC Khi ta giảm tần số dòng điện đó: + Hiệu số cảm kháng dung kháng giảm dần 0, hệ số cơng suất tăng dần đến k + Sau độ lớn hiệu số cảm kháng dung kháng tăng dần từ đến giá trị Hệ số công suất k giảm từ k Vậy giảm tần số dịng điện hệ số cơng suất k tăng lên giảm Câu 15: Đặt vào hai đầu điện trở điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi tần số f thay đổi Khi f = f0 f = 2f0 cơng suất tiêu thụ điện trở tương ứng P P Hệ thức sau đúng? A P = 0,5P B P = 2P C P = P D P = 4P Hướng dẫn giải Đáp án là: C Đoạn mạch xoay chiều có điện trở, cơng suất tiêu thụ không phụ thuộc vào tần U2 số P = P1 =P R Câu 16: Một mạch điện RLC nối tiếp có C = thì: A cơng suất mạch tăng B công suất mạch giảm C công suất mạch không đổi D công suất mạch tăng lên giảm Hướng dẫn giải Đáp án là: B Theo đầu bài, ta có: Nếu ta tăng dần giá trị C ( 2L ) + C= Z =Z ( 2L ) L C Khi đó, cơng suất mạch đạt giá trị cực đại: Pmax = U2 R + Khi tăng dần giá trị C tổng trở mạch tăng Công suất mạch giảm Câu 17: Một đoạn mạch khơng phân nhánh có dịng điện sớm pha hiệu điện góc nhỏ Khi A đoạn mạch khơng thể có cuộn cảm B hệ số công suất đoạn mạch không C tăng tần số dòng điện lên lượng nhỏ cường độ hiệu dụng qua đoạn mạch giảm D tăng tần số dòng điện lên lượng nhỏ cường độ hiệu dụng qua đoạn mạch tăng Hướng dẫn giải Đáp án là: C Ta có, biểu thức tính độ lệch pha u so với i: tan = Z L − ZC R Theo đề bài, ta có dịng điện sớm pha hiệu điện góc nhỏ Mạch gồm R, L, C với ZL ZC mạch gồm tụ điện điện trở R Ta xét phương án: + A sai vì: mạch có cuộn cảm với ZL ZC + B sai hệ số cơng suất mạch khác khơng (do mạch gồm R, L, C với ZL ZC mạch gồm tụ điện điện trở R mà hệ số công suất cos = R cos Z ) + C vì: Ta có, cường độ dịng điện hiệu dụng qua đoạn mạch: I= U U = Z R + ( ZL − ZC ) Khi ta tăng dần số dịng điện lên cảm kháng tăng dung kháng giảm Tổng trở mạch tăng Cường độ dịng điện mạch giảm D sai Câu 18: Đoạn mạch RLC nối tiếp có hệ số cơng suất lớn Hệ thức sau không đúng: A P = U.I B T = 2 LC C Z = R D U = UL = UC Hướng dẫn giải Đáp án là: D Ta có, mạch RLC mắc nối tiếp có hệ số công suất lớn ( cos = 1) khi: ZL = ZC Khi ta có: + = 2 T= = 2 LC LC + Công suất cực đại: Pmax = UI + Tổng trở đó: Z = R + U = UR Phương án D sai Câu 19: Một mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Điện áp hai đầu đoạn mạch u = U0 cos t , cho biết LC2 = Nếu ta tăng tần số góc u thì: A cơng suất tiêu thụ mạch điện tăng B cường độ hiệu dụng qua mạch giảm C tổng trở đoạn mạch giảm D hệ số công suất mạch tăng Hướng dẫn giải Đáp án là: B Theo đầu bài, ta có: LC2 = ZL = ZC Công suất mạch cực đại Nếu ta tăng tần số góc thì: + Cơng suất tiêu thụ mạch giảm + Cường độ hiệu dụng qua mạch giảm: I = + Tổng trở đoạn mạch tăng + Hệ số công suất mạch giảm U Z Ta suy ra: A, C, D sai; B mạch điện u = 100cos 100t + ( V ) 2 Câu 20: Đoạn xoay dịng chiều điện có điện xoay áp chiều hai qua đầu mạch i = 2cos 100t + ( A ) Công suất tiêu thụ mạch điện là: 6 A 200 W B 100 W C 50 W D 86,6 W Hướng dẫn giải Đáp án là: C Ta có: + Độ lệch pha u i: = − = ( rad ) + Công suất tiêu thụ mạch điện: P = UIcos = 100 cos = 50W 2 10−3 Câu 21: Một mạch điện nối tiếp có R = 60,C = ( F ) mắc vào mạng điện 8 xoay chiều 220V − 50Hz Hệ số công suất mạch là: A 0,6 B 0,4 Hướng dẫn giải C 0,8 D Đáp án là: A Ta có: + Dung kháng: ZC = 1 = = C 2fC 10−3 2.50 8 = 80 + Tổng trở mạch: Z = R + ZL = 602 + 802 = 100 + Hệ số công suất: cos = R 60 = = 0,6 Z 100 10−4 0,4 Câu 22: Đoạn mạch nối tiếp R = 80;L = ( F) Mắc mạch điện ( H ) C = vào nguồn 220V − 50Hz Công suất tỏa nhiệt đoạn mạch là: A 605 W B 484 W C 176 W D 387,3 W Hướng dẫn giải Đáp án là: D Ta có: + Cảm kháng: ZL = L = 2fL = 2.50 + Dung kháng: 0,4 = 40 ZC = 1 = = = 100 C 2fC 2.50 0,4 + Tổng trở mạch: Z = R + ( ZL − ZC ) = 802 + ( 40 − 100 ) = 100 2 + Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch: I= U 220 = = 2,2 ( A ) Z 100 + Công suất tỏa nhiệt: P = I2 R = 2,22.80 = 387,2W Câu 23: Mạch điện RLC nối tiếp mắc vào mạng điện 220V − 50Hz Cho biết công suất mạch điện 100 W hệ số công suất 0,6 Giá trị R là: A 174,24 B 290,4 C 104,5 D 132 Hướng dẫn giải Đáp án là: A Ta có: Cơng suất tiêu thụ mạch điện: P = UIcos I = P 100 = = 0,7575 ( A ) U cos 220.0,6 Tổng trở: Z = U 220 = = 290,4 I 0,7575 Hệ số công suất: cos = R = 0,6 R = 0,6.Z = 0,6.290,4 = 174,24 Z Câu 24: Cuộn dây có điện trở R = 50 độ tự cảm L mắc vào điện áp xoay chiều U = 100V chu kì 0,02 s Cho biết cơng suất mạch điện 100W Giá trị L là: A ( H) B ( H) C 0,5 (H) D 0,4 (H) Hướng dẫn giải Đáp án là: C Ta có: U2 + Công suất tiêu thụ mạch điện: P = R Z + Do mạch cuộn dây có điện trở độ tự cảm L Tổng trở mạch: Z = R + ZL U2 1002 P = R 100 = 50 ZL = 50 R + ZL 50 + Z2L + Mặt khác, ta có: ZL = L = 2 Z T 50.0,02 0,5 LL= L = = (H) T 2 2 Câu 25: Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Hai đầu đoạn mạch có điện áp xoay chiều có tần số điện áp hiệu dụng khơng đổi Dùng vơn kế có điện trở lớn, đo điện áp hai đầu đoạn mạch, hai đầu tụ điện hai đầu cuộn dây số vơn kế tương ứng U,UC UL Biết U = UC = 2UL Hệ số công suất mạch là: A cos = 0,5 B cos = C cos = D cos = Hướng dẫn giải Đáp án là: B Ta có: U = U + ( UL − UC ) R 2 3U U U = U + − U UR = 2 2 R + Hệ số công suất: U R UR cos = = = = Z U U Câu 26: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn AD DB ghép nối tiếp Điện áp tức thời đoạn mạch dịng điện qua chúng có biểu thức: 2 u AD = 100 cos 100t + ( V ) , u DB = 100 cos 100t + ( V ) 2 i = cos 100t + ( A ) 2 A 100 W B 242 W C 186,6 W D 250 W Hướng dẫn giải Đáp án là: D Điện áp đoạn mạch AD pha với i nên đoạn mạch AD có điện trở R RLC ZL = ZC R = U = 100 I Điện áp đoạn mạch BD sớm pha i góc = Trên đoạn mạch BD có điện trở R’ X (X ZL ZL ZC ( ZL ZC ) tan ZX R' = = ZX = R' 3 ZBD = U BD = 100 I Mặt khác, ta có: ZBD = R '2 + ZX = R '2 + R '2 2R ' = = 100 3 R ' = 150 Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB là: P = I2 ( R + R ') = 1(100 + 150 ) = 250W Câu 27: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch 10−3 F AM gồm điện trở R1 = 40 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 4 , đoạn mạch MB gồm điện trở R mắc với cuộn cảm Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi điện áp tức thời hai đầu 7 đoạn mạch AM MB u AM = 50 2.cos 100t − ( V ) 12 u MB = 150cos (100t )( V ) Hệ số công suất đoạn mạch AB là: A 0,84 B 0,71 C 0,86 D 0,95 Hướng dẫn giải Đáp án là: A Đoạn mạch AM có: R1 = ZC = 40 AM = − ZAM = 40 I = U AM = 0,625 2A ZAM Theo đề bài, u MB nhanh pha u AM góc u MB − u AM = i góc 7 nên uMB nhanh pha 12 ... thuần, L độ tự cảm, C điện dung A Mạch có R B Mạch nối tiếp L C C Mạch có C D Mạch nối tiếp R L Hướng dẫn giải Đáp án là: A Ta có: cos = R Z mạch có R mạch có RLC mắc nối tiếp ZL = ZC cho hệ... R =k Z Mạch có tính dung kháng: ZL ZC Khi ta tăng tần số dịng điện đó: + Hiệu số cảm kháng dung kháng giảm dần 0, hệ số cơng suất tăng dần đến k + Sau hiệu số cảm kháng dung kháng tăng dần... = R =k Z + Mạch có tính cảm kháng: ZL ZC + Độ lớn hiệu số cảm kháng dung kháng: ZL − ZC = L − 1 = 2fL − C 2fC Khi ta giảm tần số dịng điện đó: + Hiệu số cảm kháng dung kháng giảm dần 0,