30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 16)

Cho mạch điện như hình vẽ

35/40

Cho mạch điện như hình vẽ. Biết L=1π⁢H, C=2.10-4πF, uA⁢B=200⁢cos⁡100⁢π⁢tV. Điện trở R phải có giá trị bằng bao nhiêu để công suất toả nhiệt trên R là lớn nhất? Tính công suất đó.Cho mạch điện như hình vẽ (ảnh 1)

50 W; 200W

100 W; 200W

50 W; 100W

100 W; 100W

Giải thích

Phương pháp: 

Sử dụng công thức tính công suất P = I2.R = U2⁢RR2+(ZL-Zc)2=U2R+(ZL-Zc)2R

Áp dụng bất đẳng thức cô si để biện luận giá trị lớn nhất, nhỏ nhất.

Cách giải: 

Công suất nhiệt trên R:

U = 100⁢2V

ZL= ωL = 100π.1/π = 100Ω

ZC = 1ω⁢C=1100⁢π.2.10-4π= 50Ω

P = I2.R = U2⁢RR2+(ZL-Zc)2=U2R+(ZL-Zc)2R

Vì U = const nên để P = Pmax  thì R+(ZL-Zc)2Rmin

Áp dụng BĐT cô si cho 2 số dương R và (ZL-Zc)2R ta có:

R+ (ZL-Zc)2R≥2⁢R.(ZL-Zc)2R⁢ =2⁢|ZL-Zc|

Vậy [R+(ZL-Zc)2R]min =2⁢|ZL-Zc|

Dấu bằng xảy ra khi: R = |ZL-Zc|=50Ω

Khi đó: Pmax = U22⁢R=(100⁢2)22.50=200⁢W

Chọn A.