Trong giờ thực hành vật lí có sử dụng bộ thí nghiệm điện xoay chiều Vật lí 12 để tiến hành lắp mạch điện. Bảng lắp ráp mạch điện được vẽ lại như hình vẽ, với các chốt cắm có tên tương ứng. Một học sinh lắp mạch như sau: giữa E, C lắp cuộn cảm thuần có độ tự cảm \(31,85 mH\); giữa D, K lắp một điện trở \({\rm{R = 10 \Omega }}\); giữa J, I lắp một tụ xoay; giữa N, F lắp Vôn kế \(v_1\); giữa F, M lắp Vôn kế \(V_2\); giữa A, B duy trì một điện áp xoay chiều (\(12 V\) – \(50 Hz\)). Điều chỉnh góc xoay giữa hai bản tụ điện, quan sát đồng thời số chỉ của cả hai Vôn kế. Khi tổng số chỉ của hai Vôn kế đạt giá trị lớn nhất thì công suất của mạch lúc đó là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐáp án : D
Ta có: Mạch điện gồm L, R, C mắc nối tiếp, tụ C thay đổi.
\(R = 10(\Omega );{Z_L} = 10(\Omega ) \Rightarrow {Z_L} = R\)
\({U_{LR}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{Z}.{Z_{RL}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }}.\sqrt {{R^2} + Z_L^2} \)
\({U_C} = \dfrac{{{U_{AB}}{Z_C}}}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }}\)
Tổng số chỉ của 2 vôn kế là:
\(U' = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }}.\sqrt {{R^2} + Z_L^2} + \dfrac{{{U_{AB}}{Z_C}}}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }} = \dfrac{{{U_{AB}}\left( {\sqrt {2{R^2}} + {Z_C}} \right)}}{{\sqrt {{R^2} + {{(R - {Z_C})}^2}} }} = \dfrac{{{U_{AB}}\left( {\dfrac{{\sqrt 2 R}}{{{Z_C}}} + 1} \right)}}{{\sqrt {\dfrac{{2{R^2}}}{{Z_C^2}} - 2\dfrac{R}{{{Z_C}}} + 1} }}\)
Đặt \(\dfrac{{\sqrt 2 R}}{{{Z_C}}} + 1 = a\)\( \Rightarrow U' = \dfrac{{{U_{AB}}.a}}{{\sqrt {{a^2} - (\sqrt 2 + 2)a + \sqrt 2 + 2} }} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{\sqrt {1 - \dfrac{{\sqrt 2 + 2}}{a} + \dfrac{{\sqrt 2 + 2}}{{{a^2}}}} }}\)
U’ max \( \Leftrightarrow \dfrac{1}{a} = \dfrac{{2 + \sqrt 2 }}{{2(2 + \sqrt 2 )}} = \dfrac{1}{2} \Rightarrow a = 2 \Rightarrow \dfrac{{\sqrt 2 R}}{{{Z_C}}} + 1 = 2 \Rightarrow {Z_C} = \sqrt 2 R = 10\sqrt 2 (\Omega )\)
Công suất của mạch lúc đó là:
\(P = \dfrac{{{U^2}}}{R}{\rm{co}}{{\rm{s}}^2}\varphi = \dfrac{{{{12}^2}}}{{10}}{\left( {\dfrac{{10}}{{\sqrt {{{10}^2} + {{(10 - 10\sqrt 2 )}^2}} }}} \right)^2} = 12,3({\rm{W}})\)
Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Vật lí năm 2023-2024
Trường THPT Nguyễn Huệ
Câu hỏi liên quan
-
Cường độ điện trường của một điện tích phụ thuộc vào khoảng cách r được mô tả như đồ thị bên. Biết \({r_2} = \dfrac{{{r_1} + {r_3}}}{2}\)và các điểm cùng nằm trên một đường sức. Giá trị của x bằng
-
Một sóng âm và một sóng ánh sáng truyền từ nước ra không khí thì bước sóng
-
Đặt điện áp xoay chiều \(u = {U_0}\cos \omega t\) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch; i, I0 và I lần lượt là giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong đoạn mạch. Hệ thức nào sau đây sai?
-
Tia hồng ngoại được dùng
-
Máy phát điện xoay chiều một pha, phần cảm là nam châm điện có n cặp cực từ. Khi roto quay với tốc độ 600 vòng/phút thì máy tạo ra suất điện động \({\rm{e}} = 1{\rm{000}}\sqrt {\rm{2}} {\rm{cos(100\pi t) (V)}}\). Số cặp cực từ là
-
Trong hình vẽ bên, S’ là ảnh của một điểm sáng S qua một thấu kình có trục chính xx’. Nhận xét nào sau đây sai?
-
Để truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến, người ta sử dụng phương pháp biến điệu biên độ, trong đó sóng cao tần có tần số \(800 kHz\) và sóng âm tần có tần số \(1 kHz\). Tần số của sóng sau khi biến điệu là
-
Giảm xóc của ô tô là áp dụng của
-
Tại điểm \(O\) đặt hai nguồn âm điểm giống hệt nhau phát ra âm đẳng hướng có công suất không đổi. Điểm \(A\) cách \(O\) một đoạn \(d\) (\(m\)) có mức cường độ âm là \(L_A = 40 dB\). Trên tia vuông góc với \(OA\) tại \(A\), lấy điểm \(B\) cách \(A\) một khoảng \(6 m\). Điểm \(M\) thuộc đoạn \(AB\) sao cho \(AM = 4,5 m\) và góc \(\widehat {MOB}\)có giá trị lớn nhất. Để mức cường độ âm tại \(M\) là \(50 dB\) thì cần đặt thêm tại \(O\) bao nhiêu nguồn âm nữa?
-
Cho một vật dao động điều hòa với phương trình \(x = A\cos (\omega t + \varphi )\), giá trị cực tiểu của vận tốc là
-
Lần lượt đặt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều RLC không phân nhánh (\(R\) là biến trở, \(L\) thuần cảm) hai điện áp xoay chiều \({u_1} = {U_{01}}\cos ({\omega _1}t + {\varphi _1})\) và \({u_2} = {U_{02}}\cos ({\omega _2}t + {\varphi _2})\) người ta thu được đồ thị công suất của mạch điện xoay chiều theo biến trở \(R\) như hình vẽ (đường 1 là của \(u_1\) và đường 2 là của \(u_2\)). Khi sử dụng điện áp \(u_2\) thì công suất tiêu thụ của mạch đạt giá trị lớn nhất là
-
Dao động của con lắc đồng hồ là
-
Để xác định điện trở trong r của một nguồn điện, một học sinh mắc mạch điện như hình (H1). Đóng khóa K và điều chỉnh con chạy C, kết quả đo được mô tả bởi đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số chỉ U của vôn kế V vào số chỉ I của ampe kế A như hình (H2). Điện trở của vôn kế rất lớn. Biết \({R_0} = 2{\rm{0,3 \Omega }}\). Giá trị của r được xác định bởi thí nghiệm này là
-
Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm không đổi, tụ điện có điện dung \(C\) thay đổi. Khi \(C = C_1\) thì tần số dao động riêng của mạch là \(7,5 MHz\) và khi \(C = C_2\) thì tần số dao động riêng của mạch là \(10,0 MHz\). Nếu \(C = C_1+ C_2\) thì tần số dao động riêng của mạch là
-
Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai?
-
Hai con lắc lò xo giống hệt nhau được treo thẳng đứng, sát nhau trên cùng một giá cố định nằm ngang. Mỗi con lắc gồm lò xo nhẹ độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng 125 g. Kích thích cho hai vật dao động điều hòa sao cho biên độ dao động thỏa mãn \({A_1} + {A_2} = {\rm{8 (cm)}}\). Tại mọi thời điểm li độ và vận tốc của các vật liên hệ với nhau bằng biểu thức: \({v_2}{x_1} + {v_1}{x_2} = 96\pi ;\)v(cm/s); x(cm). Bỏ qua mọi ma sát, lấy \(g = 1{\rm{0 (m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}{\rm{), }}{\pi ^2} = 10.\) Độ cứng k của lò xo không thể nhận giá trị nào sau đây?
-
Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối, biết \(E = 3 V\),\({R_1} = 5\Omega \) ampe kế chỉ \(0,3 A\), vôn kế chỉ \(1,2 V\). Ampe kế và vôn kế lí tưởng. Giá trị điện trở trong \(r\) của nguồn là
-
Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tư cảm \(L\) và tụ điện có điện dung \(C\) đang có dao động điện từ tự do. Ở thời điểm \(t\), dòng điện qua cuộn dây có cường độ bằng \(0\) thì ở thời điểm \(t + \dfrac{{\pi \sqrt {LC} }}{2}\)
-
Để xác định độ tự cảm \(L\) và điện trở trong \(r\) của một cuộn dây, một học sinh mắc nối tiếp điện trở \({\rm{R = 10 \Omega }}\) với cuộn dây như hình (hình a). Dùng vôn kế đo các điện áp trên mạch với các vị trí \(U_{ab}\), \(U_{bc}\), \(U_{ac}\), sau đó giản đồ Frenen với các véc-tơ tương ứng theo đúng tỉ lệ như hình (hình b). Độ tự cảm và điện trở trong của cuộn dây trong thí nghiệm này gần giá trị nào nhất? Biết tần số góc của mạch \(\omega =100\pi (rad/s)\)
-
Một học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn với chu kì dao động kiểm chứng chu kì dao động. Từ kết quả thí nghiệm, học sinh này vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của \(T^2\) vào chiều dài \(l\)) của con lắc như hình vẽ. Góc \({\rm{\alpha }}\) đo được trên hình bằng 76,10. Lấy \(\pi \approx 3,14\). Theo kết quả thí nghiệm của học sinh này thì gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm là
