Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R có thể thay

Câu hỏi số 471122:

Vận dụng cao

Đặt điện áp xoay chiều u = U₀cos(ωt) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R có thể thay đổi, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Gọi φ là độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch. Khi thay đổi R, đồ thị của công suất tiêu thụ của đoạn mạch phụ thuộc vào φ như hình vẽ. Giá trị của φ₁ bằng

A. 1,57 rad.

B. 1,205 rad.

C. 0,365 rad.

D. 0,79 rad.

Đáp án đúng là: B

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:471122

Phương pháp giải

Sử dụng kĩ năng đọc đồ thị

Công suất tiêu thụ của mạch điện: \(P = \dfrac{{{U^2}R}}{{{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}\)

Công suất của mạch đạt cực đại: \({P_{\max }} = \dfrac{{{U^2}}}{{2{R_0}}} \Leftrightarrow {R_0} = \left| {{Z_L} - {Z_C}} \right|\)

Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện: \(\cos \varphi = \dfrac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }};\left| {sin\varphi } \right| = \dfrac{{\left| {{Z_L} - {Z_C}} \right|}}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }}\)

Công thức lượng giác: \(sin2\varphi = 2\sin \varphi \cos \varphi \)

Giải chi tiết

Từ đồ thị ta thấy công suất cực đại của mạch điện là:

\({P_0} = \dfrac{{{U^2}}}{{2{R_0}}} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left| {{Z_L} - {Z_C}} \right|}}\)

Giả sử \({Z_L} > {Z_C} \Rightarrow {P_0} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}\)

Khi độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện là φ, công suất tiêu thụ của mạch là:

\(\begin{array}{l}P = \dfrac{{{U^2}R}}{{{Z^2}}} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}.\dfrac{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}{Z}.\dfrac{R}{Z}\\ \Rightarrow P = {P_0}.2\sin \varphi .cos\varphi = {P_0}\sin 2\varphi \end{array}\)

Khi φ = φ₁, công suất trong mạch là:

\({P_1} = {P_0}\sin \left( {2{\varphi _1}} \right) = \dfrac{2}{3}{P_0} \Rightarrow \sin \left( {2{\varphi _1}} \right) = \dfrac{2}{3} \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}{\varphi _1} \approx 0,365\,\,\left( {rad} \right)\\{\varphi _1} \approx 1,205\,\,\left( {rad} \right)\end{array} \right.\)

Từ đồ thị, ta thấy có 2 giá trị φ₁ và φ₂ cho cùng công suất \(P = \dfrac{2}{3}{P_0}\) và φ₁ > φ₂

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\varphi _1} = 1,205\,\,\left( {rad} \right)\\{\varphi _2} = 0,365\,\,\left( {rad} \right)\end{array} \right.\)

Đáp án cần chọn là: B

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.