Đặt điện áp xoay chiều u=U0cos(ωt)Vu=U_0cos(\omega t)V có U0;ω không thay đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C mắc nối tiếp có điện dung C thay đổi được. Khi C=C0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại và công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng P. Khi C=4C0 thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt cực đại Pmax =120W. Giá trị của P bằng

A.  
60 W
B.  
40 W
C.  
90 W
D.  
30 W

Đáp án đúng là: D

Giải thích đáp án:

+ Khi C=4C0 thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt cực đại khi đó trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện có:

{Pmax=U2RωL=1ωCL=14ω2C0\to \left\{ \begin{array}{l} {P_{\max }} = \frac{{{U^2}}}{R}\\ \omega L = \frac{1}{{\omega C}} \to L = \frac{1}{{4{\omega ^2}{C_0}}} \end{array} \right.

+ Khi C=C0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại ta có: ZC=R2+ZL2ZL=R2+ZC216ZLR2=916ZC2 {Z_C} = \frac{{{R^2} + Z_L^2}}{{{Z_L}}} = \frac{{{R^2} + \frac{{{Z_C}^2}}{{16}}}}{{{Z_L}}} \to {R^2} = \frac{9}{{16}}Z_C^2

+ Khi đó công suất của mạch là :

P=UIcosφ=U2R2R2+(ZLZC)2=U2RR2+(ZC4ZC)2=U2RR2+9ZC216=U2RR2+3R2=U24R=Pmax4=1204=30W P = UI\cos \varphi = \frac{{{U^2}{R^2}}}{{{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}}} = \frac{{{U^2}R}}{{{R^2} + {{(\frac{{{Z_C}}}{4} - {Z_C})}^2}}} = \frac{{{U^2}R}}{{{R^2} + \frac{{9{Z_C}^2}}{{16}}}} = \frac{{{U^2}R}}{{{R^2} + 3{R^2}}} = \frac{{{U^2}}}{{4R}} = \frac{{{P_{\max }}}}{4} = \frac{{120}}{4} = 30{\rm{W}}

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

Đề Thi Thử Tốt Nghiệp THPT Quốc Gia Môn Vật Lý Năm 2020 - Trường THPT Tôn Đức Thắng (Có Đáp Án)THPT Quốc giaVật lý

1 mã đề 40 câu hỏi 50 phút

121,516 lượt xem 65,422 lượt làm bài