Trắc nghiệm Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất có đáp án – Vật lí lớp 12
Trắc nghiệm Vật lí 12
Bài 15: Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất
Bạn đang đọc: Trắc nghiệm Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất có đáp án – Vật lí lớp 12
Bài giảng
Trắc nghiệm Vật lí 12 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. cosφ = ZR2 + Z2 .
B. cosφ = ZR .
C. cosφ = R2 + Z2Z .
D. cosφ = RZ .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Hệ số công suất của đoạn mạch : cosφ = RZ
Câu 2: Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc ω vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Hệ số công suất của mạch bằng:
A.RR 2 + Lω + 1C ω2 .
B. Lω − 1C ωR .
C.. RR2 + Lω − 1C ω2
D. RLω − 1C ω .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Hệ số công suất :
cosφ = RZ = RR2 + Lω − 1C ω2
Câu 3: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R và tụ điện mắc nối tiếp thì dung kháng của tụ điện là ZC. Hệ số công suất của đoạn mạch là:
A. R2 − ZC2R .
B. RR2 − ZC2 .
C. R2 + ZC2R .
D. RR2 + ZC2 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Hệ số công suất của mạch gồm R và C :
cosφ = RZ = RR2 + ZC2
Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều u=U0cosωt+φω>0 vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Hệ số công suất của đoạn mạch là:
A. RR2 + ωC2 .
B. ωCR .
C. RωC .
D. RR2 + ωC − 2 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Hệ số công suất của đoạn mạch : cosφ = RZ = RR2 + ZC2 = RR2 + ωC − 2
Câu 5: Công suất của một đoạn mạch R, L, C nối tiếp không phụ thuộc vào:
A. độ tự cảm L của mạch điện .
B. pha khởi đầu φ của dòng điện qua mạch .
C. chu kì T của điện áp hai đầu đoạn mạch .
D. dung kháng ZC của mạch điện .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Ta có : công suất : P = U.Icos φ = UIRZ = UZIR = I2R
⇒ Công suất không nhờ vào vào pha khởi đầu của dòng điện qua mạch .
Câu 6: Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R điện áp xoay chiều u=U0cosωt (U0 và ω là hằng số). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch này là:
A. U024R .
B. U022R .
C. U02R .
D. U02R .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Công suất tiêu thụ của đoạn mạch chỉ có điện trở thuần :
P = U2R = U022R
Câu 7: Với φ là độ lệch pha của u và i. Đại lượng nào sau đây được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều
A. cosφ .
B. cotφ .
C. sinφ .
D. tanφ .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
cosφ được gọi là thông số công suất của mạch điện xoay chiều
Câu 8: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp: cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L=1πH, tụ điện có điện dung C=10−42πF, R là một điện trở thuần thay đổi được. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều ổn định ở hai đầu đoạn mạch AB có biểu thức uAB=200cos100πtV. Xác định R để mạch tiêu thụ công suất 80 W?
A. 40 Ω, 160 Ω .
B. 100 Ω, 400 Ω .
C. 50 Ω, 200 Ω .
D. 10 Ω, 40 Ω .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
ZL = ωL = 100 Ω ; ZC = 1 ωC = 200 Ω, U = 1002V
Công suất tiêu thụ của mạch là :
P = I2R = U2R2 + ZL − ZC2R = U2R2 + 1002R
⇔ 80 = 10022R2 + 1002R ⇒ R = 50 ΩR = 200 Ω
Câu 9: Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do
A. một phần điện năng tiêu thụ trong tụ điện .
B. trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng .
C. điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện đổi khác lệch sóng nhau .
D. có hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng trên đoạn mạch .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC tiếp nối đuôi nhau nhỏ hơn tích UI là do điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện đổi khác lệch sóng nhau
Câu 10: Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp đang có cộng hưởng điện, khi tăng điện trở của mạch thì hệ số công suất của mạch sẽ
A. không đổi khác .
B. tăng .
C. giảm .
D. hoàn toàn có thể tăng hoặc giảm .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Mạch điện xoay chiều RLC mắc tiếp nối đuôi nhau đang có cộng hưởng điện, khi tăng điện trở của mạch thì thông số công suất của mạch sẽ giảm
Câu 11: Chọn phát biểu đúng.
A. Có hai cuộn dây mắc tiếp nối đuôi nhau, cuộn dây nào có thông số công suất lớn hơn thì công suất sẽ lớn hơn .
B. Hệ số công suất của đoạn mạch cosφ = 0,5 chứng tỏ cường độ dòng điện trong mạch trễ pha π3 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch .
C. Hệ số công suất của đoạn mạch cosφ = 32 chứng tỏ cường độ dòng điện trong mạch sớm pha π6 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch .
D. Hệ số công suất của đoạn mạch R, L, C mắc tiếp nối đuôi nhau nhờ vào tần số dòng điện trong mạch .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Hệ số công suất cosφ = RZ của đoạn mạch R, L, C mắc tiếp nối đuôi nhau nhờ vào tần số dòng điện trong mạch .
Câu 12: Mạch điện xoay chiều nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất. Với R là điện trở thuần, L là độ tự cảm, C là điện dung.
A. Mạch chỉ có R .
B. Mạch tiếp nối đuôi nhau L và C .
C. Mạch chỉ có C .
D. Mạch tiếp nối đuôi nhau R và L .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
Ta có : cosφ = RZ
⇒ mạch chỉ có R hoặc mạch có RLC mắc tiếp nối đuôi nhau trong đó ZL = ZC thì cho thông số công suất lớn nhất bằng 1 .
Câu 13: Công suất của một đoạn mạch RLC nối tiếp có tính dung kháng (ZL
A. không biến hóa .
B. giảm .
C. tăng .
D. tăng lên rồi giảm .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Ta có thông số công suất :
cosφ = RZ = k
Mạch có tính dung kháng: ZL
Khi ta tăng tần số của dòng điện thì khi đó :
+ Hiệu số cảm kháng và dung kháng giảm dần về 0, khi đó thông số công suất tăng dần đến ko
+ Sau đó hiệu số cảm kháng và dung kháng tăng dần từ 0 đến giá trị nào đó .
⇒ thông số công suất k giảm từ ko
⇒ Chọn D – k tăng lên rồi giảm
Câu 14: Công suất của một đoạn mạch RLC nối tiếp có tính cảm kháng ZL>ZC. Nếu ta giảm tần số của dòng điện thì hệ số công suất của mạch:
A. không biến hóa .
B. giảm .
C. tăng .
D. tăng lên rồi giảm .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
+ Ta có, thông số công suất : cosφ = RZ = k
+ Mạch có tính cảm kháng : ZL > ZC
+ Độ lớn hiệu số cảm kháng và dung kháng :
ZL − ZC = ωL − 1 ωC = 2 πfL − 12 πfC
Khi ta giảm tần số của dòng điện thì khi đó :
+ Hiệu số cảm kháng và dung kháng giảm dần về 0, khi đó thông số công suất tăng dần đến k0
+ Sau đó độ lớn hiệu số cảm kháng và dung kháng tăng dần từ 0 đến giá trị nào đó
⇒ Hệ số công suất k giảm từ k0
Vậy khi giảm tần số của dòng điện thì thông số công suất k tăng lên rồi giảm
Câu 15: Đặt vào hai đầu điện trở một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và tần số f thay đổi được. Khi f=f0 và f=2f0 thì công suất tiêu thụ của điện trở tương ứng là P1 và P2. Hệ thức nào sau đây đúng?
A. P 2 = 0,5 P 1 .
B. P 2 = 2P 1 .
C. P 2 = P 1 .
D. P 2 = 4P 1 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở, công suất tiêu thụ không phụ thuộc vào vào tần số P = U2R ⇒ P 1 = P 2
Câu 16: Một mạch điện RLC nối tiếp có C=1ω2L. Nếu ta tăng dần giá trị của C thì:
A. công suất của mạch tăng .
B. công suất của mạch giảm .
C. công suất của mạch không đổi .
D. công suất của mạch tăng lên rồi giảm .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Theo đầu bài, ta có :
+ C = 1 ω2L ⇔ ZL = ZC
Khi đó, công suất trong mạch đạt giá trị cực lớn : Pmax = U2R
+ Khi tăng dần giá trị của C ⇒ tổng trở của mạch tăng
⇒ Công suất của mạch giảm .
Câu 17: Một đoạn mạch không phân nhánh có dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc nhỏ hơn π2 . Khi đó
A. trong đoạn mạch không hề có cuộn cảm .
B. thông 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 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Ta có, biểu thức tính độ lệch pha của u so với i : tanφ = ZL − ZCR
Theo đề bài, ta có dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc nhỏ hơn π2
⇒ Mạch gồm R, L, C với ZL
Ta xét những giải pháp :
+ A sai vì: mạch có thể có cuộn cảm với ZL
+ B sai vì hệ số công suất của mạch khác không (do mạch gồm R, L, C với ZL
+ C đúng vì : Ta có, cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch :
I=UZ=UR2+ZL−ZC2
⇒ Khi ta tăng dần số dòng điện lên thì cảm kháng tăng và dung kháng giảm
⇒ Tổng trở của mạch tăng
⇒ Cường độ dòng điện trong mạch giảm khi đó D sai .
Câu 18: Đoạn mạch RLC nối tiếp có hệ số công suất lớn nhất. Hệ thức nào sau đây không đúng:
A. P = U.I.
B. T = 2 πLC .
C. Z = R .
D. U = UL = UC .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Ta có, mạch RLC mắc tiếp nối đuôi nhau có thông số công suất lớn nhất cosφ = 1 khi :
ZL = ZC
Khi đó ta có :
+ ω = 1LC ⇒ T = 2 πω = 2 πLC
+ Công suất cực lớn : Pmax = UI
+ Tổng trở khi đó : Z = R
+ U = UR
⇒ Phương án D sai
Câu 19: Một mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp. Điện áp ở hai đầu đoạn mạch u=U0cosωt, cho biết LCω2=1. Nếu ta tăng tần số góc ω của u thì:
A. công suất tiêu thụ của mạch điện tăng .
B. cường độ hiệu dụng qua mạch giảm .
C. tổng trở của đoạn mạch giảm .
D. thông số công suất của mạch tăng .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Theo đầu bài, ta có : LCω2 = 1 ⇒ ZL = ZC
⇒ Công suất của mạch cực lớn
Nếu ta tăng tần số góc ω thì :
+ Công suất tiêu thụ của mạch giảm .
+ Cường độ hiệu dụng qua mạch giảm : I = UZ
+ Tổng trở của đoạn mạch tăng
+ Hệ số công suất của mạch giảm
Ta suy ra : A, C, D sai ; B đúng .
Câu 20: Đoạn mạch điện xoay chiều có điện áp ở hai đầu u=100cos100πt+π2V và dòng điện xoay chiều qua mạch i=2cos100πt+π6A. Công suất tiêu thụ của mạch điện là:
A. 200 W .
B. 100 W .
C. 50 W .
D. 86,6 W .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Ta có :
+ Độ lệch pha giữa u và i :
φ = π2 − π6 = π3rad
+ Công suất tiêu thụ của mạch điện :
P = UIcosφ = 1002.22. cosπ3 = 50W
Câu 21: Một mạch điện nối tiếp có R=60Ω,C=10−38πF được mắc vào mạng điện xoay chiều 220V−50Hz. Hệ số công suất của mạch là:
A. 0,6 .
B. 0,4 .
C. 0,8 .
D. 1 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
Ta có :
+ Dung kháng : ZC = 1 ωC = 12 πfC = 12 π. 50.10 − 38 π = 80 Ω
+ Tổng trở của mạch : Z = R2 + ZL2 = 602 + 802 = 100 Ω
+ Hệ số công suất : cosφ = RZ = 60100 = 0,6
Câu 22: Đoạn mạch nối tiếp R=80Ω;L=0,4πH và C=10−4πF. Mắc mạch điện vào nguồn 220V−50Hz. Công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch là:
A. 605 W .
B. 484 W .
C. 176 W .
D. 387,3 W .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Ta có :
+ Cảm kháng :
ZL = ωL = 2 πfL = 2 π. 50.0,4 π = 40 Ω
+ Dung kháng :
ZC = 1 ωC = 12 πfC = 12 π. 50.0,4 π = 100 Ω
+ Tổng trở của mạch :
Z=R2+ZL−ZC2=802+40−1002=100Ω
+ Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch :
I = UZ = 220100 = 2,2 A
+ Công suất tỏa nhiệt :
P = I2. R = 2,22. 80 = 387,2 W
Câu 23: Mạch điện RLC nối tiếp được mắc vào mạng điện 220V−50Hz. Cho biết công suất của mạch điện là 100 W và hệ số công suất là 0,6. Giá trị của R là:
A. 174,24 Ω .
B. 290,4 Ω .
C. 104,5 Ω .
D. 132 Ω .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
Ta có :
Công suất tiêu thụ của mạch điện :
P = UIcosφ ⇒ I = PUcosφ = 100220.0,6 = 0,7575 A
Tổng trở : Z = UI = 2200,7575 = 290,4 Ω
Hệ số công suất :
cosφ = RZ = 0,6 ⇒ R = 0,6. Z = 0,6. 290,4 = 174,24 Ω
Câu 24: Cuộn dây có điện trở thuần R=50Ω và độ tự cảm L mắc vào điện áp xoay chiều U=100V và chu kì 0,02 s. Cho biết công suất của mạch điện là 100W. Giá trị của L là:
A. 2 πH .
B. 1 πH .
C. 0,5 πH .
D. 0,4 πH .
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Giải thích :
Ta có :
+ Công suất tiêu thụ của mạch điện : P = U2Z2R
+ Do mạch là cuộn dây có điện trở thuần và độ tự cảm L
⇒ Tổng trở của mạch : Z = R2 + ZL2
⇒P=U2R2+ZL2R⇔100=1002502+ZL250⇒ZL=50Ω
+ Mặt khác, ta có :
ZL = ωL = 2 πTL ⇒ L = ZL.T 2 π = 50.0,022 π = 0,5 πH
Câu 25: Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp. Hai đầu đoạn mạch có một điện áp xoay chiều có tần số và điện áp hiệu dụng không đổi. Dùng vôn kế có điện trở rất lớn, lần lượt đo điện áp ở hai đầu đoạn mạch, hai đầu tụ điện và hai đầu cuộn dây thì số chỉ của vôn kế tương ứng là U,UC và UL. Biết U=UC=2UL. Hệ số công suất của mạch là:
A. cosφ = 0,5 .
B. cosφ = 32 .
C. cosφ = 22 .
D. cosφ = 1 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Ta có :
U = UR2 + UL − UC2 ⇔ U2 = UR2 + U2 − U2 ⇒ UR = 3U2
+ Hệ số công suất :
cosφ = RZ = URU = 32UU = 32
Câu 26: 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=1002cos100πt+π2V,uDB=1006cos100πt+2π3V, i=2cos100πt+π2A
A. 100 W .
B. 242 W .
C. 186,6 W .
D. 250 W .
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Giải thích :
Điện áp đoạn mạch AD cùng pha với i nên trên đoạn mạch AD chỉ có điện trở R hoặc RLC nhưng ZL = ZC
⇒ R = UI = 100 Ω
Điện áp đoạn mạch BD sớm pha hơn i một góc φ = π6
⇒ Trên đoạn mạch BD có điện trở R ’ và X ( X hoàn toàn có thể là ZL hoặc ZL và ZC ( ZL > ZC )
⇒ tanπ6 = ZXR ‘ = 13 ⇒ ZX = R ‘ 3
⇒ ZBD = UBDI = 1003
Mặt khác, ta có :
ZBD = R ‘ 2 + ZX2 = R ‘ 2 + R ‘ 23 = 2R ‘ 3 = 1003
⇒ R ‘ = 150 Ω
⇒ Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là :
P = I2R + R ‘ = 1100 + 150 = 250W
Câu 27: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R1=40Ω mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C=10−34πF, đoạn mạch MB gồm điện trở thuần R2 mắc với cuộn cảm thuần. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AM và MB lần lượt là uAM=502.cos100πt−7π12V và uMB=150cos100πtV. Hệ số công suất của đoạn mạch AB là:
A. 0,84 .
B. 0,71 .
C. 0,86 .
D. 0,95 .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
Đoạn mạch AM có :
R1 = ZC = 40 Ω ⇒ φAM = − π4ZAM = 402 ⇒ I = UAMZAM = 0,6252 A
Theo đề bài, uMB nhanh pha hơn uAM góc φuMB − φuAM = 7 π12 nên uMB nhanh pha hơn i góc π3
⇒ tanφMB = ZLR2 = 3
⇒ ZL = 3R2
+ Xét đoạn mạch MB :
ZMB=UMBI=120⇔R22+ZL2=2R2=120 Ω
Suy ra : R2 = 60 ΩZL = 603 Ω
Hệ số công suất của đoạn mạch :
cosφ = R1 + R2R1 + R22 + ZL − ZC2
⇒ cosφ = 40 + 6040 + 602 + 603 − 402 = 0,84
Câu 28: Đặt vào hai đầu mạch điện có 2 phần tử C và R với điện trở R=ZC=100 một nguồn điện tổng hợp có biểu thức u=100+1002cos100πt+π4V. Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở:
A. 50 W .
B. 200 W .
C. 25 W .
D. 150 W .
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Giải thích :
Hiệu điện thế của đoạn mạch là tổng hợp của 2 thành phần :
+ Phần không đổi : U ‘ = 100V phần này không tạo ra dòng điện vì đoạn mạch chứa C ( tụ điện không cho dòng điện không đổi đi qua ) .
+ Phần xoay chiều : u = 1002 cos100πt + π4V
+ Tổng trở của đoạn mạch là : Z = 1002 ⇒ I = UZ = 12
+ Công suất tỏa nhiệt trên điện trở là : P = I2R = 12.100 = 50W
Câu 29: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 140πmF hoặc 120πmF thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đều có giá trị bằng nhau. Giá trị của L bằng:
A. 12 πH .
B. 3 πH .
C. 13 πH .
D. 2 πH .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Hai giá trị dung kháng của tụ điện là :
ZC1 = 12 πfC1 = 12 π. 50.1.10 − 320 π = 200 ΩZC2 = 12 πfC2 = 12 π. 50.1.10 − 340 π = 400 Ω
Công suất trên mạch có giá trị bằng nhau, ta có :
P = U2RR2 + ZL − ZC12 = U2RR2 + ZL − ZC22
⇒ ZL − ZC1 = ZL − ZC2
⇒ ZL − 400 = ZL − 200 ⇒ ZL = 300 Ω
Mặt khác : ZL = 2 πfL ⇒ 300 = 2.50 π. L ⇒ L = 3 πH
Câu 30: Mạch RLC nối tiếp có R=25Ω;C=10−4πF và L là cuộn dây thuần cảm biến đổi được. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch là u=2002cos100πt−π2V. Thay đổi L sao cho công suất mạch đạt cực đại. Giá trị của L khi đó là:
A. L = 12 πH .
B. L = 1 πH .
C. L = 2 πH .
D. L = 4 πH .
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Giải thích :
Dung kháng của tụ điện là:
ZC = 1 ωC = 1100 π. 10 − 4 π = 100 Ω
Công suất trong mạch đạt cực lớn khi :
ZL = ZC = 100 Ω ⇒ ωL = 100 ⇒ 100 πL = 100 ⇒ L = 1 πH
Source: https://dvn.com.vn
Category: Tiêu Dùng
