30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 17)

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp theo thứ tự cuộn cảm thuần

37/40

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp theo thứ tự cuộn cảm thuần có độ tự cảm thay đổi, điện trở thuần và tụ điện. Gọi ULR là điện áp hiệu dụng đoạn mạch gồm cuộn cảm và điện trở, cosφ là hệ số công suất đoạn mạch AB. Đồ thị bên mô tả sự phụ thuộc của ULR và cosφ theo ZL. Giá trị của R gần nhất với giá trị nào sau đây?Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp theo thứ tự cuộn cảm thuần (ảnh 1)

25 Ω.

40 Ω.

50 Ω.

36 Ω.

Giải thích

Phương pháp: 

Công thức tính tổng trở: \[Z = \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} \]

Hệ số công suất: cosφ = \[\frac{R}{Z}\]=\[\frac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }}\]

Cách giải: 

Dựa vào đồ thị ta thấy khi ZL = 49 thì URLmax khi đó cosφ = 0,8

URL = \[\frac{U}{Z}.{Z_{RL}} = \frac{{U\sqrt {{R^2} + Z_L^2} }}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }}\]

URLmax \[Z_L^2 - {Z_L}.{Z_C} - {R^2} = 0\] ZC = 49 -\[\frac{{{R^2}}}{{49}}\]

Hệ số công suất: cosφ = \[\frac{R}{Z}\]=\[\frac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }}\]=\[\frac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {49 - (49 - \frac{{{R^2}}}{{49}})} \right)}^2}} }}\]

                                               =\[\frac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {\frac{{{R^2}}}{{49}}} \right)}^2}} }}\]=0,8

R = 36,75Ω

Chọn D