Đặt điện áp xoay chiều u = U₀cosωt (ω thay đổi được), vào hai đầu đoạn mạch R, C, L nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Khi ω = ω₀ thì công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại, khi ω = ω_L = 48π (rad/s) thì U_Lmax. Ngắt mạch ra khỏi điện áp xoay chiều nói trên rồi nối mạch vào hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không đáng kể, phần cảm là nam châm có 1 cặp cực. Khi tốc độ quay của rôto là n₁= 20 (vòng/s) hoặc n₂ = 60 (vòng/s) thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm bằng nhau. Giá trị của ω₀ gần nhất với giá trị nào sau đây?

Câu 257894: Đặt điện áp xoay chiều u = U₀cosωt (ω thay đổi được), vào hai đầu đoạn mạch R, C, L nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Khi ω = ω₀ thì công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại, khi ω = ω_L = 48π (rad/s) thì U_Lmax. Ngắt mạch ra khỏi điện áp xoay chiều nói trên rồi nối mạch vào hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không đáng kể, phần cảm là nam châm có 1 cặp cực. Khi tốc độ quay của rôto là n₁= 20 (vòng/s) hoặc n₂ = 60 (vòng/s) thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm bằng nhau. Giá trị của ω₀ gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 161,52 rad/s.

B. 172,3 rad/s.

C. 156,1 rad/s.

D. 149,37 rad/s.

Câu hỏi : 257894

Quảng cáo

Đáp án : C
(0) bình luận (0) lời giải
Giải chi tiết:

Ta có :\(\omega _0^2 = {\omega _L}.{\omega _C};{\omega _C} = \sqrt {{1 \over {LC}} - {{{R^2}} \over {2{L^2}}}} \)

Ta có:

\(\left\{ \matrix{
{\omega _1} = 2\pi {f_1} = 2\pi {n_1}p = 40\pi (rad/s) \hfill \cr
{\omega _2} = 2\pi {f_2} = 2\pi {n_2}p = 120\pi (rad/s) \hfill \cr} \right.\)

Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm :\({U_L} = I.{Z_L} = {{E.{Z_L}} \over {\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }} = {{NBS{\omega ^2}L} \over {\sqrt 2 \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }}\)

Khi

\(\eqalign{
& {U_{{L_1}}} = {U_{{L_2}}} = > {{\omega _1^2} \over {\sqrt {{R^2} + {{\left( {{\omega _1}L - {1 \over {{\omega _1}C}}} \right)}^2}} }} = {{\omega _2^2} \over {\sqrt {{R^2} + {{\left( {{\omega _2}L - {1 \over {{\omega _2}C}}} \right)}^2}} }} \cr
& \Leftrightarrow {R^2} + {\left( {{\omega _2}L - {1 \over {{\omega _2}C}}} \right)^2} = 81{R^2} + 81{\left( {{\omega _1}L - {1 \over {{\omega _1}C}}} \right)^2} \cr
& \omega _2^2{L^2} - {{2L} \over C} + {1 \over {\omega _2^2{C^2}}} = 80{R^2} + 81\omega _1^2{L^2} - {{162L} \over C} + {{81} \over {\omega _1^2{C^2}}} \cr
& 160{L \over C} - 80{R^2} = \left( {81\omega _1^2 - \omega _2^2} \right){L^2} + {1 \over {{C^2}}}\left( {{{81} \over {\omega _1^2}} - {1 \over {\omega _2^2}}} \right) \cr
& 160{1 \over {LC}} - 80{{{R^2}} \over {{L^2}}} = \left( {81\omega _1^2 - \omega _2^2} \right) + {1 \over {{L^2}{C^2}}}\left( {{{81} \over {\omega _1^2}} - {1 \over {\omega _2^2}}} \right) \cr
& 160\left( {{1 \over {LC}} - {{{R^2}} \over {2{L^2}}}} \right) = \left( {81\omega _1^2 - \omega _2^2} \right) + {1 \over {{L^2}{C^2}}}\left( {{{81} \over {\omega _1^2}} - {1 \over {\omega _2^2}}} \right) \cr} \)

Lại có

\(\left\{ \matrix{
\omega _0^2 = {1 \over {LC}} \hfill \cr
\omega _C^2 = {1 \over {LC}} - {{{R^2}} \over {2{L^2}}} \hfill \cr} \right. = > 160\omega _C^2 = \left( {81\omega _1^2 - \omega _2^2} \right) + \omega _0^4\left( {{{81} \over {\omega _1^2}} - {1 \over {\omega _2^2}}} \right)\left( * \right)\)

Thay \(\omega _0^2 = {\omega _L}.{\omega _C}\) vào (*) ta có : \(160{\left( {{{\omega _0^2} \over {{\omega _L}}}} \right)^2} = \left( {81\omega _1^2 - \omega _2^2} \right) + \omega _0^4\left( {{{81} \over {\omega _1^2}} - {1 \over {\omega _2^2}}} \right)\)

Thay số ta có :\(160{\left( {{{\omega _0^2} \over {48\pi }}} \right)^2} = \left( {81.{{\left( {40\pi } \right)}^2} - {{\left( {120\pi } \right)}^2}} \right) + \omega _0^4\left( {{{81} \over {{{\left( {40\pi } \right)}^2}}} - {1 \over {{{\left( {120\pi } \right)}^2}}}} \right) = > {\omega _0} \approx 156,12rad/s\)

Lời giải sai Bình thường Khá hay Rất Hay
- Mẹo : Viết lời giải với bộ công thức đầy đủ tại đây

Xem bình luận

>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2024 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.