Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều có đồ thị điện áp tức thời phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Trong đó điện áp cực đại U₀ và chu kì dòng điện không thay đổi. Khi đóng và mở khóa K thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Giá trị của I₀ là

A. \(3\sqrt{3}A\)

B. 3A

C. \(1,5\sqrt{3}A\)

D. \(2\sqrt{3}A\)

Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Chủ đề: Đề thi THPT QG

Môn: Vật Lý

Lời giải:

Báo sai

+ Khi khóa K mở, mạch gồm R,r, L,C nối tiếp

Từ đồ thị của điện áp, ta có: \(u={{U}_{0}}\cdot \cos \omega t\)

Từ đồ thị cường độ dòng điện khi K mở ta có: \(i={{I}_{0}}\cdot \cos \left( \omega t+{{\varphi }_{i}} \right)\)

Khi \(t=0\Rightarrow i=1,5=\sqrt{3}\cdot \cos {{\varphi }_{i1}}\Rightarrow {{\varphi }_{i1}}=\frac{\pi }{6}\Rightarrow \Delta {{\varphi }_{m}}={{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i1}}=\frac{-\pi }{6}\)

Mà tan \(\Delta {{\varphi }_{m}}=\frac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R+r}=\frac{-1}{\sqrt{3}}\Rightarrow {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}=\frac{-1}{\sqrt{3}}(R+r)\)

+ Khi K đóng, mạch có r, L,C nối tiếp

Ta có phương trình cường độ dòng điện là: \(i={{I}_{0}}\cdot \cos \left( \omega t+{{\varphi }_{i2}} \right)\)

Khi \(t=0\Rightarrow i=0,5{{I}_{0}}={{I}_{0}}\cdot \cos {{\varphi }_{i2}}\Rightarrow {{\varphi }_{i2}}=\frac{\pi }{3}\Rightarrow \Delta {{\varphi }_{m}}={{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i1}}=-\frac{\pi }{3}\)

Mà

\(\begin{array}{l}
\tan \Delta {\varphi _m} = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{r} = - \sqrt 3 \\
\Rightarrow {Z_L} - {Z_C} = - \sqrt 3 r\\
\Rightarrow {Z_L} - {Z_C} = - \sqrt 3 r = \frac{{ - 1}}{{\sqrt 3 }}(R + r)\\
\Rightarrow R = 2r
\end{array}\)

\(\Rightarrow \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{Z}_{2}}=\sqrt{{{r}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}=2r \\ {{Z}_{1}}=\sqrt{{{(R+r)}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}=2\sqrt{3}r \\ \end{array} \right.\)

Có:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{{I_{01}} = \frac{{{U_0}}}{{{Z_1}}}}\\
{{I_{02}} = \frac{{{U_0}}}{{{Z_2}}}}
\end{array} \Rightarrow \frac{{{I_{01}}}}{{{I_{02}}}} = \frac{{{Z_2}}}{{{Z_1}}} = \frac{1}{{\sqrt 3 }} \Rightarrow {I_{02}} = {I_0} = 3A} \right.\)

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài