Ôn tập TN THPT môn Vật lí - Chuyên đề: Bài tập vận dụng về công suất điện tiêu thụ

Nội dung tài liệu: Ôn tập TN THPT môn Vật lí - Chuyên đề: Bài tập vận dụng về công suất điện tiêu thụ

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHUYÊN ĐỀ ÔN TẬP BẮC NINH KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2023 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn: Vật lí ¯¯¯¯¯¯¯¯ CHUYÊN ĐỀ: BÀI TẬP VẬN DỤNG VỀ CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ Người biên soạn: Nguyễn Khắc Công Đơn vị công tác:THPT Lê Văn Thịnh Câu 1: Đặt điện áp u = 1002 cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh, với C, R có độ lớn 1 không đổi và L = 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. 350 W.B. 100 W.C. 200 W.D. 250 W. Câu 2: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, trong đó R = 50 . Đặt vào hai đầu 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 . Công suất của mạch 3 là A. 36 W. B. 72 W.C. 144 W.D. 288 W. Câu 3: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một tụ điện có dung kháng ZC = 50Ω và một cuộn dây mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều có biểu thức u 80 2.cos 100 t V thì thấy 3 điện áp giữa hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng là 60V và sớm pha so với điện áp đặt vào mạch. Công suât 2 tiêu thụ của cuộn dây là: A. 96W B. 120W C. 240W D. 48W Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên thì dòng điện qua đoạn mạch có cường độ là i = 2 cosωt (A). Biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu AM, ở hai đầu MN và ở hai đầu NB lần lượt là 30 V, 30 V và 100 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là A. 220 W.B. 110 W.C. 100 W.D. 200 W. Câu 5: Đặt điện áp u U 2 cos 2 ft (U không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C. Khi f = 25 Hz thì u sớm pha hơn uC là 60°. Hình vẽ bên là đồ thị phụ thuộc f của công suất mạch tiêu thụ. Giá trị P3 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 9,2 W. B. 6,5 W. C. 10 W. D. 18 W. L Câu 6: Cho mạch điện RLC. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cost(V ) ; R2 . Cho biết C điện áp hiệu dụng URL = 3 URC . Hệ số công suất của đoạn mạch có giá trị . 3 A. 2 B. 3 C. D. 2 7 5 7 5
2. Câu 7: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có tần số f thay đổi được . Khi f = f1 thì hệ số công suất cosφ1 =1. Khi f = 2f1 thì hệ số công suất là cosφ2 =0,707 . Khi f = l,5f1 thì hệ số công suất là A. 0,625 B. 0,874 C. 0,486 D. 0,546 Câu 8: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có RLC mắc nối tiếp. Để xác định hệ số công suất của đoạn mạch này, một học sinh dùng dao động kí điện tử để hiển thị đồng thời đồ thị điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch và điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở R và cho kết quả như hình bên (các đường hình sin ). Hệ số công suất của đoạn mạch này là A. 1,00 B. 0,71 C. 0,92 D. 0,57 Câu 9: Đặt điện áp u U 2 cos t vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên. Trong đó, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L; tụ điện có điện dung C; X là đoạn mạch chứa các phần L C tử có R , L , C mắc nối tiếp. Biết 2 2 LC 1, các điện áp hiệu dụng: X 1 1 1 A M N B U 120 V; U 90V, góc lệch pha giữa u và u là . Hệ số AN MB AN MB 3 công suất của mạch là: A. 0,72. B. 0,67.C. 0,87.D. 0,94. Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 80 V vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên. Biết các điện áp hiệu dụng U AM 60 V và U MB 100V. Hệ số công suất của đoạn mạch AM là L,r C A. 0,8. B. 0,6. A M B C. 0,71.D. 0,75. Câu 11: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U 80 V và tần số f 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch 0,6 10 4 mắc nối tiếp gồm điện trở R , cuộn cảm thuần có độ tự cảm L H , tụ điện có điện dung C F. Biết công suất tỏa nhiệt trên R là 80 W . Giá trị của R là A. 30 . B. 40 . C. 20 . D. 80 . Câu 12: Đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L và tụ có điện dung C thay đổi được mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u U0 cos t V. Khi C C1 thì cường độ dòng điện qua mạch là 3 i1 I01 cos(t) và công suất tiêu thụ trên mạch là P1 . Khi C = C2 thì cường độ dòng điện qua mạch là π i2 = I02cos ωt + và công suất tiêu thụ trên mạch là P2 120 W . Giá trị của P1 là 6 A. 60 W . B. 40 3 W . C. 40 W . D. 60 3 W . Câu 13:Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R , tụ điện có điện dung C và cuộn dây có điện trở r thì thấy ZL 40, ZC 20 . Điều chỉnh biến trở R R1 thì công suất trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại. Từ giá trị R1 điều chỉnh tăng giá trị của biến trở thêm 20 thì công suất trên biến trở đạt giá trị cực đại. Giá trị của r bằng A. 28 . B. 30 . C. 20 . D. 15 Câu 14: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Tụ điện có điện dung thay đổi được. Đặt vào đầu mạch điện điệp áp xoay chiều = 200cos(100 푡 ― /3)( ). Khi = 10―4/2 hoặc = 10―4/ thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch ở hai trường hợp bằng nhau. Nếu nối tắt tụ thì công suất của mạch là 160/3 (푊). Giá trị của 푅 là A. 70Ω B. 50Ω C. 75Ω D. 100Ω
3. Câu 15: Đặt điện áp xoay chiều ổn định u U0 cost( V) có U0 và  không đổi vào hai đầu đoạn mạch R , L, C mắc nối tiếp có R thay đổi được. Khi R R1 và R R2 thì công suất của đoạn mạch tương ứng là P1 và P2 với 2P1 3P2 . Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và dòng điện trong hai trường hợp lần lượt là 1 và 7 thỏa mãn . Khi R R thì công suất của mạch đạt cực đại bằng 100 W. Giá trị của P bằng 2 1 2 12 0 1 A. 12,5 W . B. 50 3 W . C. 25 W . D. 25 2 W .
4. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHUYÊN ĐỀ ÔN TẬP BẮC NINH KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2023 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn: Vật lí ¯¯¯¯¯¯¯¯ CHUYÊN ĐỀ: BÀI TẬP VẬN DỤNG VỀ CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ PHẦN ĐÁP ÁN Câu 1: Đặt điện áp u = 1002 cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh, với C, R có độ lớn 1 không đổi và L = 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. 350 W.B. 100 W.C. 200 W.D. 250 W. Hướng dẫn Mạch R,L,C nối tiếp có U R U L UC R ZL ZC 100() U 2 Mạch xảy ra cộng hưởng: P 100(W) . Chọn B R Câu 2: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, trong đó R = 50 . Đặt vào hai đầu 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 . Công suất của mạch 3 là A. 36 W. B. 72 W.C. 144 W.D. 288 W. Hướng dẫn Mạch R,L,C nối tiếp có R 50() ; 3 U 2 P cos2 72(W) . Chọn B R Câu 3: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một tụ điện có dung kháng ZC = 50Ω và một cuộn dây mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều có biểu thức u 80 2.cos 100 t V thì thấy 3 điện áp giữa hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng là 60V và sớm pha so với điện áp đặt vào mạch. Công suât 2 tiêu thụ của cuộn dây là: A. 96W B. 120W C. 240W D. 48W Hướng dẫn Sử dụng giản đồ vécto Mạch gồm có cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp Ta có: Ud vuông pha với U . Vẽ giản đồ Véctơ ta có: 1 1 1 2 = 2 + 2 Suy ra U R 48(V ) U R Ud U 2 2 UC Mặt khác ta có UC U Ud 100(V ) I 2(A) ZC P U R I 96(W) . Chọn A Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên thì dòng điện qua đoạn mạch có cường độ là i = 2 cosωt (A). Biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu AM, ở hai đầu MN và ở hai đầu NB lần lượt là 30 V, 30 V và 100 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là
5. A. 220 W.B. 110 W.C. 100 W.D. 200 W. Hướng dẫn Sử dụng giản đồ vécto Mạch gồm có điện trở, cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp Ta có:U R 30(V ) ;UC 100(V ) ;U 100(V ) 2 2 Ud Ur UL 30(V ) 2 2 U L 30 -Ur 2 2 2 2 2 100 (30 Ur ) ( 30 Ur 100) Ur 25(V ) P (U R Ur )I 110(W) . Chọn B Câu 5: Đặt điện áp u U 2 cos 2 ft (U không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C. Khi f = 25 Hz thì u sớm pha hơn uC là 60°. Hình vẽ bên là đồ thị phụ thuộc f của công suất mạch tiêu thụ. Giá trị P3 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 9,2 W. B. 6,5 W. C. 10 W. D. 18 W. Hướng dẫn U 2 R Z Z P L1 C 2 2 ZL ZC f 25 f 75 R2 Z Z Z Z Khi 1 và 2 thì cùng L C cùng C1 L2 f Z : f (chuẩn hóa) 1 L Z : C f 25 25 75 75 75 25 12,5 12,5 150 ZL1 ZC1 o o 25 75 Khi f1 25Hz thì tan tan 60 90 R 50 3 R R 2 2 2 2 50 3 25 75 P3 R ZL1 ZC1 P3 P3 18,9W . Chọn D P R2 Z Z 2 50 2 2 1 L3 C3 50 3 12,5 150 L Câu 6: Cho mạch điện RLC. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cost(V ) ; R2 . Cho biết C điện áp hiệu dụng URL = 3 URC . Hệ số công suất của đoạn mạch có giá trị . 3 A. 2 B. 3 C. D. 2 7 5 7 5
6. Hướng dẫn Mạch R,L,C nối tiếp. Sử dụng giản đồ véctơ L Ta có: R2 U 2 U U U vuông pha với U C R L C RL RC 3 Chuẩn hoá: U 1 ; U 3 Suy ra U 2 ; U ; U 1,5 U 0,5 RC RL C R 2 L C 3 cos . Chọn C 7 Câu 7: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có tần số f thay đổi được . Khi f = f1 thì hệ số công suất cosφ1 =1. Khi f = 2f1 thì hệ số công suất là cosφ2 =0,707 . Khi f = l,5f1 thì hệ số công suất là A. 0,625 B. 0,874 C. 0,486 D. 0,546 Hướng dẫn Dùng kĩ thuật chuẩn hoá: f Z : f (chuẩn hóa) 1 cos L Z : C f f1 1 1 1 2 f1 2 0,5 2 x 2 x2 1,52 1,5 f1 1,5 1 1,5 0,874 . Chọn B Câu 8: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có RLC mắc nối tiếp. Để xác định hệ số công suất của đoạn mạch này, một học sinh dùng dao động kí điện tử để hiển thị đồng thời đồ thị điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch và điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở R và cho kết quả như hình bên (các đường hình sin ). Hệ số công suất của đoạn mạch này là A. 1,00 B. 0,71 C. 0,92 D. 0,57 Hướng dẫn 2 .1ô cos 0,92. Chọn C 16ô 8 Câu 9: Đặt điện áp u U 2 cos t vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên. Trong đó, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L; tụ điện có điện dung C; X là đoạn mạch chứa các phần L C tử có R , L , C mắc nối tiếp. Biết 2 2 LC 1, các điện áp hiệu dụng: X 1 1 1 A M N B U 120 V; U 90V, góc lệch pha giữa u và u là . Hệ số AN MB AN MB 3 công suất của mạch là: A. 0,72. B. 0,67.C. 0,87.D. 0,94. Hướng dẫn
7. 2 Mạch R,L,C nối tiếp có 2 LC 1 ZC 2ZL uC 2uL u u u 120 2 cos(t )(V ) AN L X 3 uMB uC uX 90 2 cos(t)(V ) uX 10 194 cos(t 0,78)(V ) uC 20 26 cos(t 1,29)(V ) i I 2 cos(t 0,28)(V ) 1 Ta có: u u u u u u 169,7cos(t 1,05)(V ) C X L 2 C X cos( u 1) cos(1,05-0,28) 0,72 . Chọn A Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 80 V vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên. Biết các điện áp hiệu dụng U AM 60 V và U MB 100V. Hệ số công suất của đoạn mạch AM là L,r C A. 0,8. B. 0,6. A M B C. 0,71.D. 0,75. Hướng dẫn Sử dụng giản đồ vécto Mạch gồm có cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp Ta có: Ud vuông pha với U . Vẽ giản đồ Véctơ ta có: 1 1 1 2 = 2 + 2 Suy ra U R 48(V ) U R Ud U cos AM 0,8. Chọn A Câu 11: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U 80 V và tần số f 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R , cuộn cảm thuần có độ 0,6 10 4 tự cảm L H , tụ điện có điện dung C F. Biết công suất tỏa nhiệt trên R là 80 W . Giá trị của R là A. 30 . B. 40 . C. 20 . D. 80 . Hướng dẫn Mạch R,L,C mắc nối tiếp ta có: 0,6 1 1 Z L 100 . 60 ; Z 100 L C C 10 4 100 . U 2 R 802 R P 80 R2 80R 402 0 R 40 . Chọn B 2 2 2 2 R ZL ZC R 60 100 Câu 12: Đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L và tụ có điện dung C thay đổi được mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u U0 cos t V. Khi C C1 thì cường độ dòng điện qua mạch là 3
8. i1 I01 cos(t) và công suất tiêu thụ trên mạch là P1 . Khi C = C2 thì cường độ dòng điện qua mạch là π i2 = I02cos ωt + và công suất tiêu thụ trên mạch là P2 120 W . Giá trị của P1 là 6 A. 60 W . B. 40 3 W . C. 40 W . D. 60 3 W . Hướng dẫn Mạch R,L,C mắc nối tiếp có C thay đổi U 2 + Khi C C thì P cos2 1 1 3 1 R 1 U 2 + Khi C = C thì P cos2 120(W) 2 2 6 2 R 2 Suy ra P1 40(W) . Chọn C Câu 13: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R , tụ điện có điện dung C và cuộn dây có điện trở r thì thấy ZL 40, ZC 20 . Điều chỉnh biến trở R R1 thì công suất trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại. Từ giá trị R1 điều chỉnh tăng giá trị của biến trở thêm 20 thì công suất trên biến trở đạt giá trị cực đại. Giá trị của r bằng A. 28 . B. 30 . C. 20 . D. 15 Hướng dẫn R thay đổi để Pmax R r ZL ZC 40 20 20 2 2 2 2 2 2 R thay đổi để PRmax R 20 r ZL ZC 20 r 20 r 20 r 15 Chọn D Câu 14: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Tụ điện có điện dung thay đổi được. Đặt vào đầu mạch điện điệp áp xoay chiều = 200cos(100 푡 ― /3)( ). Khi = 10―4/2 hoặc = 10―4/ thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch ở hai trường hợp bằng nhau. Nếu nối tắt tụ thì công suất của mạch là 160/3 (푊). Giá trị của 푅 là A. 70Ω B. 50Ω C. 75Ω D. 100Ω Hướng dẫn 1 1 1 Z Z 200 và Z 100 C C C1 10 4 C 2 10 4 100 . 100 . 2 Z Z 200 100 I I Z Z Z Z Z C1 C 2 150 1 2 L1 C1 L2 C 2 L 2 2 2 U 2 R 160 200 / 2 R R 300 P 2 2 2 2 . Chọn C R ZL 3 R 150 R 75 Câu 15: Đặt điện áp xoay chiều ổn định u U0 cost( V) có U0 và  không đổi vào hai đầu đoạn mạch R , L, C mắc nối tiếp có R thay đổi được. Khi R R1 và R R2 thì công suất của đoạn mạch tương ứng là P1 và P2 với 2P1 3P2 . Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và dòng điện trong hai trường hợp lần lượt là 1 và 7 thỏa mãn . Khi R R thì công suất của mạch đạt cực đại bằng 100 W. Giá trị của P bằng 2 1 2 12 0 1 A. 12,5 W . B. 50 3 W . C. 25 W . D. 25 2 W . Hướng dẫn
9. 7 1 2 P P sin 2 2P1 3P2 2sin 2 3 sin 2 12 max 1 2 1 3 2 P 100sin 50 3 (W). Chọn B 1 3