Đặt một điện áp u = U√2cosωt ( U và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. R là hiến trở, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C. Biết LCω² = 2. Gọi P là công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB. Đồ thị trong hệ tọa độ vuông góc ROP biểu diễn sự phụ thuộc vủa P vào R trong trường hợp K mở ứng với đường (1) và trong trường hợp K đóng ứng với đường (2) như hình vẽ. Giá trị của điện trở r bằng:
A. 180Ω
B. 60Ω
C. 20Ω
D. 90Ω
Lời giải của giáo viên
ToanVN.com
Theo bài ta có: LCω² = 2 ⇔ ZL = 2Zc.
– Khi K mở, công suất của mạch là:
\( {P_1} = (R + r).\frac{{{U^2}}}{{{{(R + r)}^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}}} = (R + r).\frac{{{U^2}}}{{{{(R + r)}^2} + {{(2{Z_C} - {Z_C})}^2}}} = (R + r).\frac{{{U^2}}}{{{{(R + r)}^2} + {Z_C}^2}}\)
- Khi K đóng, mạch gồm R, C. Công suất lúc này của mạch là:
\( {P_2} = R\frac{{{U^2}}}{{R + {Z_C}^2}} \le R\frac{{{U^2}}}{{2R{Z_C}}} = \frac{{{U^2}}}{{2{Z_C}}} \Leftrightarrow {R_0} = {Z_C}(1)\)
+ Dựa vào đồ thị trong đầu bài ta có:
\( \frac{{{P_{2\max }}}}{{{P_2}(20)}} = \frac{5}{3} \Leftrightarrow \frac{{3{U^2}}}{{2{Z_C}}} = 5.\frac{{{U^2}}}{{{{20}^2} + {Z_C}^2}} \Leftrightarrow \frac{3}{{2{Z_C}}} = \frac{{100}}{{400 + {Z_C}^2}} \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} {Z_C} = 60\Omega \\ {Z_C} = \frac{{20}}{3}\Omega \end{array} \right.\)
+ Ro > 20 nên từ (I) ⇒ Zc >20. Do đó, Zc = 60 Ω thỏa mãn.
Cũng dựa vào đồ thị:
\( {P_1}(0) = {P_2} \Leftrightarrow r\frac{{{U^2}}}{{{r^2} + {Z_C}^2}} = 20.\frac{{{U^2}}}{{{{20}^2} + {Z_C}^2}} \Leftrightarrow \frac{r}{{{r^2} + {Z_C}^2}} = \frac{{20}}{{{{20}^2} + {Z_C}^2}}(II)\)
Với ZC =60, thay vào (II), ta tính được:
\({r^2} - 200r + {60^2} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} r = 180\Omega \\ r = 20\Omega \end{array} \right.\)
\( \begin{array}{l} {P_1}(20) < {P_2}(20) \Leftrightarrow (20 + r).\frac{{{U^2}}}{{{{(20 + r)}^2} + {Z_C}^2}} < 20.\frac{{{U^2}}}{{{{20}^2} + {Z_C}^2}}\\ \Leftrightarrow \frac{{20 + r}}{{{{(20 + r)}^2} + {{60}^2}}} < \frac{{20}}{{{{20}^2} + {{60}^2}}} = \frac{1}{{200}} \Leftrightarrow {(20 + r)^2} - 200(20 + r) + 3600 > 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} 20 + r > 180\\ 20 + r < 20 \end{array} \right. \to r > 160 \end{array}\)
+ Vậy r = 180 Ω thỏa mãn.
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Trong một dao động điều hòa, hai đại lượng dao động ngược pha nhau là:
Một mạch dao động LC lí tưởng, tụ điện C = 10uF, cuộn dây thuần cẩm có L = 0,1H. Khi hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện là 4V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 0,02A. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là?
Đối với các dụng cụ tiêu thụ điện như quạt, tủ lạnh, động cơ người ta phải nâng cao hệ sống công suất để:
Cho một chùm sáng trắng hẹp chiếu từ không khí tới mặt trên của một tấm thủy tinh theo phương xiên. Hiện tượng không xảy xa ở mặt trên của tấm thủy tinh là
Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox, tại các thời điểm t1, t2 vận tốc và gia tốc của vật tương ứng có giá trị là v1=10√3 cm/s, a1=-1m/s2, v2=−10 cm/s và a2= −√3 m/s2 . Li độ x2 ở thời điểm t2 là:
Trong công nghiệp cơ khí, tia tử ngoại được dùng để tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại. Đó là ứng dụng dựa trên tính chất nào dưới đây của tia tử ngoại?
Sự phát sáng của vật nào dưới đây là sự phát quang?
Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong khoảng thời gian 27s. Chu kì sóng biển là?
Có một mẫu \( {}_{11}^{22}Na\) có khối lượng ban đầu m0 =5mg. Biết chu kỳ bán rã của \( {}_{11}^{22}Na\) là 2,6 năm . Thời gian để khối lượng này còn lại 1mg:
Trong điện từ trường, các vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ luôn
Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330mm. Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là
Một chất điểm dao động điều hòa khi chất điểm từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì đại lượng có độ lớn tăng là:
Chiếu ánh sáng vàng vào mặt một tấm vật liệu thì thấy có electron bắn ra. Tấm vật liệu đó là?