30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 2)

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi nhưng tần số f thay đổi được đặt vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L, điện trở R và tụ điện

39/40

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi nhưng tần số f thay đổi được đặt vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L, điện trở R và tụ điện có điện dung C. Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hiệu dụng UL theo tần số góc ω. Lần lượt cho ω bằng x,y,z thì mạch AB tiêu thụ công suất lần lượt là P1, P2 và P3. Nếu P1+P3=250Wthì P2 gần nhất với giá trị nào sau đây? Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi nhưng tần số f thay đổi được đặt vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L, điện trở R và tụ điện có điện dung C. Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hiệu dụng UL theo tần số góc ω. Lần lượt cho ω bằng x,y,z thì mạch AB tiêu thụ công suất lần lượt là P1, P2 và P3. Nếu  thì P2 gần nhất với giá trị nào sau đây?  (ảnh 1)

135W

173W

223W

125W

Giải thích

Phương pháp: 

Khi tần số thay đổi:  

ω = x thì công suất là P1

ω = y thì công suất là P2 

ω = z thì công suất là P3 

Hiêu điện thế hiệu dụng giữa cuộn cảm bằng nhau khi ω = y thì hiệu điện thế cực đại.

Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm: UL=I.ZL=UR.ZL.RZ=UR.ZL.cosφ 

Cách giải:  

Từ đồ thị ta có: UL1=UL3=nUL2 

 ⇔UR⋅ZL1.cosφ1=n⋅UR⋅ZL2.cosφ2=UR⋅ZL3.cosφ3

⇒cosφ1ω1=cosφ3ω3=ncosφ2ω2=ncosφ2ω1ω3 

Lại có: ω12+ω32=2ω22⇒cos2φ1+cos2φ3=2n2cos2φ2 

Từ đồ thị: UL1=UL3=nUL2=3UC2=4⇒n=34 

 ⇒cos2φ1+cos2φ3=2342cos2φ2=1816cos2φ2

⇒P1+P3=1816P2⇒P2=222,2W

Chọn C.