Cho mạch điện gồm cuộn dây không thuần cảm mắc nối tiếp với biến trở R. Đặt vào đoạn mạch trên điện áp xoay chiều ổn định \(u={{U}_{0}}\cos \left( \omega t \right)\). Khi \(R={{R}_{0}}\) thì thấy điện áp hiệu dụng trên biến trở và trên cuộn dây bằng nhau. Sau đó tăng R từ giá trị \({{R}_{0}}\) thì
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiCường độ dòng điện trong mạch là: \(I=\frac{U}{\sqrt{{{\left( R+r \right)}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}}\)
Công suất tiêu thụ trên biến trở là: \(P=\frac{{{U}^{2}}R}{{{\left( R+r \right)}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}=\frac{{{U}^{2}}}{R+2r+\frac{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}{R}}\)
Đặt \(f=R+\frac{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}{R}\Rightarrow P=\frac{{{U}^{2}}}{f+2r}\)
Công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại: \({{P}_{\max }}\Leftrightarrow {{f}_{\min }}\)
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si, ta có:
\(R+\frac{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}{R}\ge 2\sqrt{R.\frac{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}{R}}=2\sqrt{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}\)
\(\Rightarrow {{f}_{\min }}=2\sqrt{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}\Leftrightarrow R=\frac{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}{R}\Rightarrow {{R}^{2}}={{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}\)
Khi \(R={{R}_{0}}\), ta có điện áp hiệu dụng giữa hai đầu biến trở và cuộn dây:
\({{U}_{R}}={{U}_{d}}\Rightarrow R={{Z}_{d}}\Rightarrow {{R}_{0}}=\sqrt{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}\Rightarrow {{R}_{0}}^{2}={{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}\)
→ Khi \(R={{R}_{0}}\), công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại
→ Khi \(R\) tăng hoặc giảm, công suất tiêu thụ trên biến trở đều giảm
Đề thi thử THPT QG năm 2022 môn Vật Lý
Trường THPT Chuyên Thái Bình
Câu hỏi liên quan
-
Khi một vật dao động điều hòa, chuyển động của vật từ vị trí biên \(-A\) về vị trí cân bằng là chuyển động:
-
Mạch điện nào sau đây có hệ số công suất nhỏ nhất?
-
Hai vật A và BB có cùng khối lượng 1(kg) và có kích thước nhỏ, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không dẫn điện dài \(20\left( cm \right)\), vật B tích điện tích \(q={{10}^{-6}}\left( C \right)\). Vật A được gắn vào một đầu lò xo nhẹ có độ cứng \(k=10\left( N/m \right)\), đầu kia của lò xo cố định. Hệ được đặt nằm ngang trên mặt bàn nhẵn trong một điện trường đều có cường độ điện trường \(E={{2.10}^{5}}\left( V/m \right)\) hướng dọc theo trục lò xo. Ban đầu hệ nằm yên, lò xo bị dãn. Cắt dây nối hai vật, vật B rời ra chuyển động dọc theo chiều điện trường, vật A dao động điều hòa. Sau khoảng thời gian \(1,5\left( s \right)\) kể từ lúc dây bị cắt thì A và B cách nhau một khoảng gần đúng là?
-
Âm có tần số 10Hz là
-
Trong mạch điện xoay chiều \(RLC\) mắc nối tiếp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch luôn không nhỏ hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu linh kiện điện tử nào sau đây?
-
Mạch điện chứa nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r, điện trở mạch ngoài là R và có dòng điện I thì hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài được xác định theo biểu thức:
-
Một dòng điện không đổi có giá trị là \({{I}_{0}}\left( A \right)\). Để tạo ra một công suất tương đương với dòng điện không đổi trên thì dòng điện xoay chiều phải có giá trị cực đại là bao nhiêu?
-
Nhận xét nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ tắt dần?
-
Nói về dao động cưỡng bức khi ổn định, phát biểu nào sau đây là đúng?
-
Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau bằng kim loại, có khối lượng 90g, được treo vào cùng một điểm O bằng hai sợi chỉ không dãn, có cùng độ dài 10cm, biết một quả được giữ cố định ở vị trí cân bằng. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc \({{60}^{0}}\). Lấy \(g=10m/{{s}^{2}}\). Xác định độ lớn lượng điện tích đã truyền cho các quả cầu.
-
Hình vẽ là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc v vào thời gian t của một vật dao động điều hòa. Phát biểu nào sau đây là đúng?
-
Một vật dao động điều hòa với biên độ \(6cm\). Tại \(t=0\) vật có li độ \(x=3\sqrt{3}cm\) và chuyển động ngược chiều dương. Pha ban đầu của dao động của vật là
-
Một học sinh khảo sát dao động điều hòa của một chất điểm dọc theo trục Ox (gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng), kết quả thu được đường biểu diễn sự phụ thuộc li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian t như hình vẽ. Đồ thị \(x\left( t \right),v\left( t \right)\) và \(a\left( t \right)\) theo thứ tự đó là các đường:
.jpg)
-
Một sóng cơ hình sin truyền trên một phương có bước sóng λ. Gọi d là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm mà hai phần tử của môi trường tại đó dao động vuông pha nhau. Tỉ số \(\frac{\lambda }{d}\) bằng
-
Để đo tốc độ truyền sóng v trên mặt chất lỏng, người ta cho nguồn dao động theo phương thẳng đứng với tần số \(f=100Hz\) chạm vào mặt chất lỏng để tạo thành các vòng tròn đồng tâm lan truyền ra xa. Đo khoảng cách giữa 5 đỉnh sóng liên tiếp trên cùng một phương truyền sóng thì thu được kết quả \(d=0,48m\). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là
-
Mạch điện xoay chiều gồm tụ điện có điện dung \(C=\frac{{{10}^{-3}}}{8\pi }F\), mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở thuần \(r=30\Omega \) và độ tự cảm \(L=\frac{0,4}{\pi }H\). Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện là \(u=100\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\left( V \right)\). Cường độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch là
-
Cho mạch điện xoay chiều hai đầu \(AB\), gồm hai đoạn \(AM\) và \(MB\) mắc nối tiếp nhau. Điện áp tức thời giữa hai đầu \(AB,AM,MB\) tương ứng là \({{u}_{AB}},{{u}_{AM}},{{u}_{MB}}\), được biểu diễn bằng đồ thị hình bên theo thời gian \(t\). Biết cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức \(i=\sqrt{2}\cos \left( \omega t \right)\left( A \right)\). Công suất tiêu thụ trên các đoạn mạch \(AM\) và \(MB\) lần lượt là
.jpg)
-
Một con lắc lò xo khi dao động điều hòa thì thấy chiều dài lớn nhất và nhỏ nhất của lò xo là \(34cm\) và \(26cm\). Độ lệch lớn nhất khỏi vị trí cân bằng của vật nặng khi dao động là
-
Trong một thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn \({{S}_{1}}\) và \({{S}_{2}}\) cách nhau \(16cm\), dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số \(80Hz\). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là \(40cm/s\). Ở mặt nước, gọi d là đường trung trực của đoạn \({{S}_{1}}{{S}_{2}}\). Trên d, điểm M ở cách \({{S}_{1}}10cm\); điểm N dao động cùng pha với M và gần M nhất sẽ cách M một đoạn có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?
-
Đặt hiệu điện thế không đổi \(60V\) vào hai đầu một cuộn dây thì cường độ dòng điện trong mạch là \(2A\). Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là \(60V\), tần số \(50Hz\) thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là \(1,2A\). Độ tự cảm của cuộn dây bằng
