30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 6)

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điều chỉnh thì điện áp hiệu dụng trên cuộ

36/40

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điều chỉnh  L=L0thì điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm cực đại. Các đường cong ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu đoạn mạch và hai đầu cuộn cảm theo thời gian khi  L=L0. Biết  t2−t1=1360s và  C=5.10−46πF. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 

1003W

363W

100W

1083W

Giải thích

Phương pháp: 

+ Vận dụng bài toán L biến thiên để ULmax 

+ Sử dụng giản đồ véc tơ 

+ Sử dụng biểu thức tính công suất:  P=UIcosφ 

Cách giải: 

Khi  L=L0 điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm đạt cực đại, khi đó:  

 uRC⊥u 

Lại có:  u=uR+uL+uC=uRC+uL 

Từ đồ thị, ta có: 

 Tại thời điểm  t1:u1=606VuL1=0⇒uRC1=606V 

Tại thời điểm  t1:u2=0VuL2=−1206V⇒uRC2=1206V 

 Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điều chỉnh  thì điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm cực đại. Các đường cong ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu đoạn mạch và hai đầu cuộn cảm theo thời gian.Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là  (ảnh 1)

Do  uRC⊥u⇒uRC1U0RC2+u1U02=1uRC2U0RC2+u2U02=1   ⇒606U0RC2+606U02=11206U0RC2+0U02=1 

Ta có giản đồ:

Từ giản đồ, ta có: 

  

   cosβ=URCULmax=UCURC⇒UC=180V

cosα=UULmax=120240=12⇒α=π3  

Góc quét từ thời điểm t1 t2 tương ứng với độ lệch pha giữa u uL

  ⇔ω.Δt=α=π3⇒ω=αΔt=120π(rad/s)

⇒ZC=1ωC=100Ω⇒I=UCZC=1,8A

  

Độ lệch pha của u so với i:  φ=π2−α=π6 

 Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điều chỉnh  thì điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm cực đại. Các đường cong ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu đoạn mạch và hai đầu cuộn cảm theo thời gian.Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là  (ảnh 2)

Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là:  P=UIcosφ=120.1,8.cosπ6=1083W 

Chọn D.