Bộ đề thi minh họa môn Vật lí THPT Quốc gia năm 2022 có lời giải (Đề 7)

Đặt điện vào đoạn mạch AB gồm AM và MB mắc nối tiếp một điện áp xoay chiều ổn định

39/40

Đặt điện vào đoạn mạch AB gồm AM và MB mắc nối tiếp một điện áp xoay chiều ổn định u=2202cos100πt V. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM sớm pha hơn cường độ dòng điện một lượng là 300. Đoạn mạch MB chỉ gồm tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng UAM + UMB có giá trị lớn nhất, khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện có giá trị là

220 V

2203 V

2202V

440 V

Giải thích

HD: Vì φAM = π/6 nên suy ra đoạn AM có R và L, đồng thời có tanφRL=ZLR⇒R=3ZL

Ta có                            

UAM+UMB=URL+UC=U.R2+ZL2Z+U.ZCZ=U.R2+ZL2+ZCR2+(ZL−ZC)2=U.2ZL+ZC4ZL2−2ZLZC+ZC2

Xét F=2ZL+ZC4ZL2−2ZLZC+ZC2. Đặt x=ZCZL(x>0), ta có: F=x+2x2−2x+4.

Khảo sát hàm số với x > 0, ta tìm được Max F = 2 khi và chỉ khi x = 2. Suy ra UAM + UMB lớn nhất khi ZC = 2ZL.

Khi đó UC=U.ZCR2+(ZL−ZC)2=U.2ZL3ZL2+ZL2=U=220(V)

Chọn A