Cho đoạn mạch AB gồm đoạn AM nối tiếp với MB. Biết đoạn AM gồm điện trở R nối tiếp với tụ điện có điện dung C và MB chứa cuộn dây có độ tự cảm L và có điện trở r. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều \(u=U\sqrt{2}\cos \omega \text{t (V)}\text{.}\) Biết \(R=r=\sqrt{\frac{L}{C}},\) điện áp hiệu dụng \({{U}_{MB}}=\sqrt{3}{{U}_{AM}}.\) Hệ số công suất của đoạn mạch gần với giá trị nào nhất sau đây?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: \(R=r=\sqrt{\frac{L}{C}}=\sqrt{{{Z}_{L}}.{{Z}_{C}}}\)
Theo đề bài có điện áp hiệu dụng:
\({{U}_{MB}}=\sqrt{3}{{U}_{AM}}\Rightarrow {{U}_{cd}}=\sqrt{3}{{U}_{RC}}\Rightarrow Z_{cd}^{2}=3{{Z}_{RC}}^{2}\)
\(\Rightarrow {{r}^{2}}+Z_{L}^{2}=3\left( {{R}^{2}}+Z_{C}^{2} \right)\Rightarrow {{R}^{2}}+Z_{L}^{2}=3{{R}^{2}}+3Z_{C}^{2}\)
\(\Rightarrow Z_{L}^{2}-2{{R}^{2}}-3Z_{C}^{2}=0\Rightarrow Z_{L}^{2}-2{{Z}_{L}}{{Z}_{C}}-3Z_{C}^{2}=0\)
\(\Rightarrow {{Z}_{L}}=3{{Z}_{C}}\)
Chuẩn hóa \({{Z}_{C}}=1\Rightarrow {{Z}_{L}}=3\Rightarrow R=r=\sqrt{3}\)
Hệ số công suất của mạch là:
\(\cos \varphi =\frac{R+r}{\sqrt{{{(R+r)}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}}=\frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{{{(2\sqrt{3})}^{2}}+{{2}^{2}}}}\approx 0,866\)
Chọn D.
Đề thi thử THPT QG năm 2022 môn Vật Lý
Trường THPT Nguyễn Duy Hiệu