Bài tập có đáp án chi tiết về công suất cực đại môn vật lý lớp 9 đã được cập nhật. Để làm quen với các dạng bài hay gặp trong đề thi, thử sức với các câu hỏi khó giành điểm 9 – 10 và có chiến lược thời gian làm bài thi phù hợp, các em truy cập link thi Online học kì 2 môn Toán lớp 9 có đáp án Thi thử ONLINE miễn phí các bài kiểm tra môn Vật lý
Previous Trang 1 Trang 2 Next
Bài tập có đáp án chi tiết về công suất cực đại môn vật lý lớp 9
Previous Trang 1 Trang 2 Next
BÀI TẬP VỀ CÔNG SUẤT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT Bài 1 :Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Biết L = CR2. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều ổn định, mạch có cùng hệ số công suất với hai giá trị của tần số góc \(\omega _{1}=50\pi\)(rad/s) và \(\omega _{2}=200\pi(rad/s)\) . Hệ số công suất của đoạn mạch bằng A. \(\frac{2}{\sqrt{13}}\) . B. \(\frac{1}{2}\) . C. \(\frac{1}{\sqrt{2}}\) . D. a. Giải: Áp dụng công thức: \(cos\varphi =\frac{R}{Z}=\frac{R}{\sqrt{R^{2}+(\omega L-\frac{1}{\omega C})^{2}}}\) Do cosφ1 = cosφ2 ta có:
Theo bài ra L = CR2 (2) Từ (1) và (2) ta có: đáp án A Bài 2.Mắc vào đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm một nguồn điện xoay chiều có tần số thay đổi được. Ở tần số f1=60Hz, hệ số công suất đạt cực đại cos φ =1 . Ở tần số f2 =120Hz, hệ số công suất nhận giá trị cos φ =0,707 . Ở tần số f3=90Hz hệ số công suất của mạch bằng A. 0,874. B. 0,486 C. 0,625 D. 0,781 Giải: ZL1 = ZC1 ----> LC = \(\frac{1}{{\omega _{1}}^{2}}\) cosφ2 = 0,707 ----->φ2 = 450 ----> tanφ2 = \(\frac{Z_{L2}-Z_{C2}}{R}\) = 1 -----> R = ZL2 - ZC2 ----> R = ω2L - \(\frac{1}{\omega _{2}C}=\frac{{\omega _{2}}^{2}LC-1}{\omega _{2}C}\)
Suy ra :cosφ3 = 0,874. đáp án A Bài3.Cho một mạch điện gồm biến trở Rx mắc nối tiếp với tụ điện có \(C=63,8\mu F\)và một cuộn dây có điện trở thuần r = 70Ω, độ tự cảm \(L=\frac{1}{\pi }H\) . Đặt vào hai đầu một điện áp U=200V có tần số f = 50Hz. Giá trị của Rx để công suất của mạch cực đại và giá trị cực đại đó lần lượt là A. 0Ω ;378,4W B. 20 Ω ;378,4W C. 10Ω ;78,4W D.30Ω ;100W Giải:
Với R = Rx + r = Rx + 70 ≥ 70Ω ZL = 2πfL = 100Ω; ZC = \(\frac{1}{2\pi fC}=\frac{1}{314.63,8.10^{-6}}=50\Omega\) P = Pmax khi mẫu số y = R + \(\frac{3500}{R}\) có giá tri nhỏ nhất với R ≥ 70Ω Xét sụ phụ thuộc của y vào R: Lấy đạo hàm y’ theo R ta có y’ = 1 - \(\frac{3500}{R^{2}}\); y’ = 0 -----> R = 50 Ω Khi R < 50 Ω thì nếu R tăng y giảm.( vì y’ < 0) Khi R > 50Ω thì nếu R tăng thì y tăng’ Do đó khi R ≥ 70Ω thì mấu số y có giá trị nhỏ nhất khi R = 70Ω. Công suất của mạch có giá trị lớn nhất khi Rx = R – r = 0 \(P_{cd}=\frac{U^{2}r}{r^{2}+(Z_{L}-Z_{C})^{2}}=378,4W\) Chọn đáp án A Rx = 0, Pcđ = 378,4 W. đáp án A Bài 4.Cho mạch điện xoay chiều gồm R,L,C mắc nối tiếp. Tần số của hiệu điện thế thay đổi được. Khi tần số là f1 và 4f1 công suất trong mạch như nhau và bằng 80% công suất cực đại mà mạch có thể đạt được. Khi f=3.f1 thì hệ số công suất là: A. 0,894 B. 0,853 C. 0,964 D. 0,47 Giải: P1 = P1 -----> I1 = I2 -------> Z1 = Z2 -------> (ZL1 – ZC1)2 = (ZL2 – ZC2)2. Do f2 = 4f1 ----> ZL1 – ZC1 = ZC2 – ZL2 ZL1 + ZL2 = ZC1 + ZC2 ---->2πL(f1 + f2) = \(\frac{1}{2\pi C}(\frac{1}{f_{1}}+\frac{1}{f_{2}})=\frac{1}{2\pi C}\frac{f_{1}+f_{2}}{f_{1}.f_{2}}\) (f2 = 4f1) 2πLf1 = \(\frac{1}{4.2\pi f_{1}C}\) ----> 4.ZL1 = ZC1 Gọi U là điện áp hiệu dụng đặt vào hai dầu mạch P1 = I12R Pmax = Imax2R P1 = 0,8Pmax ---->I12 = 0,8Imax2 ----> \(\frac{U^{2}}{R^{2}+(Z_{L1}-Z_{C1})^{2}}=\frac{0,8U^{2}}{R^{2}}\)----> 0,8(ZL1 – ZC1)2 = 0,2R2 0,8 (ZL1- 4ZL)2 = 7,2ZL12 = 0,2R2 -----> ZL1 = R/6 và ZC1 = 2R/3 Hệ số công suất của mạch khi f3 = 3f1 ZL3 = 3ZL1= R/2 ZC3 = ZC1/3 = 2R/9
Khi f = 3f1thì cosφ = 0,9635 = 0,964. đáp án C Bài 5: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM chỉ có biến trở R, đoạn mạch MB gồm điện trở thuần r mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi. Điều chỉnh R đến giá trị 80Ω thì công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại và tổng trở của đoạn mạch AB chia hết cho 40Ω . Khi đó hệ số công suất của đoạn mạch MB và của đoạn mạch AB tương ứng là A. \(\frac{3}{8}\) và \(\frac{5}{8}\). B. \(\frac{33}{118}\) và \(\frac{113}{160}\) . C. \(\frac{1}{17}\)và \(\frac{\sqrt{2}}{2}\) . D. \(\frac{1}{8}\). và \(\frac{3}{4}\) Giải:
đáp án D. Bài 6 : Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM nt với MB. Biết đoạn AM gồm R nt với C và MB có cuộn cảm có độ tự cảm L và điện trở r. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều u = U \(\sqrt{2}\)cosωt (v). Biết R = r = \(\sqrt{\frac{L}{C}}\) , điện áp hiệu dụng giữa hai đầu MB lớn gấp n = \(\sqrt{3}\) điện áp hai đầu AM. Hệ số công suất của đoạn mạch có giá trị là A.0,887 B. 0,755 C.0,866 D. 0,975 Giải: Vẽ giản đồvéc tơ như hình vẽ
Từ R = r = \(\sqrt{\frac{L}{C}}\) -----> R2 = r2 = ZL.ZC (Vì ZL = ωL; ZC = \(\frac{1}{\omega C}\) ----> ZL.ZC = \(\frac{L}{C}\) ) \({U_{AM}}^{2}={R_{R}}^{2}+{U_{C}}^{2}\)= I2(R2 +ZC2) \({U_{MB}}^{2}={R_{r}}^{2}+{U_{L}}^{2}\) = I2(r2+ ZL2) = I2(R2+ ZL2) Xét tam giác OPQ PQ = UL + UC PQ2= (UL + UC )2 = I2(ZL +ZC)2 = I2(ZL2 +ZC2 +2ZLZC) = I2 (ZL2 +ZC2 +2R2) (1) OP2 + OQ2 = \({U_{AM}}^{2}+{U_{MB}}^{2}=2{U_{R}}^{2}+{U_{L}}^{2}+{U_{C}}^{2}=I^{2}(2R^{2}+{Z_{L}}^{2}+{Z_{C}}^{2})(2)\) Từ (1) và (2) ta thấy PQ2 = OP2 + OQ2 ------> tam giác OPQ vuông tại O Từ UMB = nUAM = \(\sqrt{3}\) UAM tan(\(\angle\)POE) = \(\frac{U_{AM}}{U_{MB}}=\frac{1}{\sqrt{3}}\) ------>\(\angle\) POE = 300. Tứ giác OPEQ là hình chữ nhật \(\angle\) OQE = 600 ------>\(\angle\) QOE = 300 Do đó góc lệch pha giữa u và i trong mạch: φ= 900 – 600 = 300 Vì vậy cosφ = cos300= \(\frac{\sqrt{3}}{2}=0,866\) . đáp án C Bài7: Đặt một điện áp xoay chiều u = U0cosωt (V) vào hai đầu một đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn dây cảm thuần L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Tụ C có điện dung thay đổi được.Thay đổi C, khi ZC = ZC1 thì cường độ dòng điện trễ pha \(\frac{\pi }{4}\) so với điện áp hai đầu đoạn mạch, khi ZC = ZC2 = 6,25ZC1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại. Tính hệ số công suất của mạch. Giải: tanφ1 = \(\frac{Z_{L}-Z_{C1}}{R}=tan(\frac{\pi }{4})\)= 1-----> R = ZL – ZC1 -----> ZC1 = ZL - R UC2 = Ucmax -------> ZC2 = \(\frac{R^{2}+{Z_{L}}^{2}}{Z_{L}}\) ------> 6,25ZC1ZL = R2 +ZL2 ---> 6,25( ZL- R) ZL = R2 +ZL2 -----> 5,25ZL2 - 6,25RZL – R2 = 0 --------> 21ZL2- 25RZL – 4R2 = 0 ------> ZL = \(\frac{4R}{3}\) ZC2 = \(\frac{R^{2}+{Z_{L}}^{2}}{Z_{L}}\) = \(\frac{R^{2}+\frac{16R^{2}}{9}}{\frac{4R}{3}}=\frac{25R}{12}\) = ------> cosφ2 = \(\frac{R}{Z_{2}}=\frac{R}{\sqrt{R^{2}+(\frac{4R}{4}-\frac{25R}{12})^{2}}}=0,8\) = 0,8. đáp án C Bài 5: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM chỉ có biến trở R, đoạn mạch MB gồm điện trở thuần r mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi. Điều chỉnh R đến giá trị 80 Ω thì công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại và tổng trở của đoạn mạch AB chia hết cho 40 Ω . Khi đó hệ số công suất của đoạn mạch MB và của đoạn mạch AB tương ứng là A. \(\frac{3}{8}\) và \(\frac{5}{8}\). B. \(\frac{33}{118}\) và \(\frac{113}{160}\) . C. \(\frac{1}{17}\)và \(\frac{\sqrt{2}}{2}\) . D. \(\frac{1}{8}\). và \(\frac{3}{4}\) Giải:
Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây: Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Vật lý lớp 12 - Xem ngay >> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2023 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc. |
