[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 20

Đặt điện áp u=20 cos(100 pi t) (V) vào hai đầu

37/40

Đặt điện áp u=20cos(100πt) (V) vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp, trong đó tụ điện có điện dung C thay đổi được. Biết giá trị của điện trở là 10 Ω và cảm kháng của cuộn cảm là 103Ω. Khi C = C1 thì điện áp giữa hai đầu tụ điện là uC=U0cos100πt−π6(V). Khi C = 3C1 thì biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch là

i=3cos100πt−π6(A)

i=3cos100πt+π6(A)

i=23cos100πt+π6(A)

i=23cos100πt−π6(A)

Giải thích

Phương pháp: 

Điện áp giữa hai đầu tụ điện trễ pha π2  so với cường độ dòng điện

Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện: tanφ=ZL−ZCR 

Cường độ dòng điện cực đại: I0=U0R2+ZL−ZC2 

Cách giải: 

Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu tụ điện và cường độ dòng điện là:

φC1−φi1=−π2⇒φi1=φC1+π2=−π6+π2=π3(rad) 

⇒φ1=φu−φi1=0−π3=−π3(rad) 

⇒tanφ=ZL−ZC1R⇒tan−π3=103−ZC110⇒ZC1=203(Ω) 

Khi C=3C1⇒ZC=ZC13=2033=203 

Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là:

I0=U0R2+ZL−ZC2=20102+103−2032=3(A) 

Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện:

tanφ=ZL−ZCR=103−20310=13⇒φ=π6(rad) 

⇒φu−φi=π6⇒φi=φu−π6=−π6(rad) 

⇒i=3cos100πt−π6(A) 

Chọn A.