30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 5)

Mạch điện nối tiếp AB (như hình 1) với o<R1<r. Mắc AB vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi U = 120V nhưng tần số f có thể thay đổi được

39/40

Mạch điện nối tiếp AB (như hình 1)  với  0<R1≤r. Mắc AB vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi U = 120V nhưng tần số f có thể thay đổi được, ban đầu giữ cho tần số  f=f1 người ta đo được công suất tiêu thụ trên đoạn NB là P1 và cường độ dòng điện i1 (t), lúc này nếu nối tắt cuộn dây với tụ điện thì công suất tiêu thụ trên NB lại tăng lên 4 lần. Khi  f=f2 thì cường độ dòng điện là i2 (t). Đồ thị i1 (t), và i2 (t) được cho (như hình 2). Khi  f=fC thì điện áp hiệu dụng hai đầu C đạt cực đại. Tổng giá trị điện áp hiệu dụng  UAN+UNB  khi đó gần giá trị nào nhấtMạch điện nối tiếp AB (như hình 1) với o<R1<r. Mắc AB vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng không đổi U = 120V nhưng tần số f có thể thay đổi được (ảnh 1)

195V

180V

197V

150V

Giải thích

Phương pháp: 

Sử dụng các công thức:   UAN=UR2+UL2, UNB=UR12+UC2; UCmax2=UL2+U2

Độ lệch pha giữa u và i:   tanφ=ZL−ZCR

Cách giải: 

Khi nối tắt cuộn dây, nối tắt tụ   ⇒PNB'=U2R1

Khi không nối tắt   ⇒PNB=U2r+R12+ZL−ZC2R1

Giả thiết  PNB'=4PNB⇒r+R12+ZL−ZC2R1=4R1 

 ⇒r+R1−2R1r+R1+2R1+ZL−ZC2=0 

Để tồn tại nghiệm kết hợp với điều kiện  R1≤r⇒R1=r; ZL1=ZC1⇒I1 lớn nhất

  r−R1r+3R1+ZL−ZC=0⇒ZL−ZC2=r−R1r+3R1 

 

Khi f=f2  nhìn từ đồ thị ta thấy   T1=2T2

 r−R1r+3R1+ZL−ZC=0⇒ZL−ZC2=r−R1r+3R1 

Xét   t=0⇒φi2=−arccos(0,632)=−0,887

Mà   φi1=0⇒φ2=0,887(rad)

 ⇒tanφ2=ZL2−ZC2Rtd⇒ZL1=ZC1=0,82Rtd 

  ⇒Rtd2C2L=0,75       (1)

Khi  f=fc thì  UCmax⇒UCmax=U1−1−Rtd2C2L2=3215(V)  

Mặt khác  UCmax2=UL2+U2 

   

   ⇒UL=815(V)⇒UR=UR1=1210(V)

 

⇒UAN+UNB=UR2+UL2+UR12+UC2≈179(V)

Chọn B.