Nếu hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R=1Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động và điện trở trong r không đổi thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C=2.10−6F. Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nối tụ điện với cuộn cảm thuần L thành một mạch dao động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với chu kì bằng π.10−6s và cường độ dòng điện cực đại bằng 6I. Giá trị của r bằng
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiKhi mắc cuộn cảm thuần L và điện trở R với nguồn, cường độ dòng điện trong mạch là:
\(I = \frac{E}{{r + R}} \Rightarrow E = I\left( {r + R} \right)\)
Khi mắc tụ điện với cuộn cảm thành mạch dao động điện từ tự do, chu kì của mạch là:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{T = 2\pi \sqrt {LC} }\\
{ \Rightarrow \pi {{.10}^{ - 6}} = 2\pi .\sqrt {L{{.2.10}^{ - 6}}} \Rightarrow L = {{1,25.10}^{ - 7}}\left( H \right)}
\end{array}\)
Điện áp cực đại giữa hai đầu tụ điện là: U0=E=I.(r+R)
Ta có định luật bảo toàn năng lượng trong mạch dao động điện từ tự do:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{\frac{1}{2}L{I_0}^2 = \frac{1}{2}C{U_0}^2 \Rightarrow L{{\left( {6I} \right)}^2} = C.{I^2}{{\left( {r + R} \right)}^2}}\\
{ \Rightarrow {{1,25.10}^{ - 7}}.36{I^2} = {{2.10}^{ - 6}}{I^2}.{{\left( {r + 1} \right)}^2} \Rightarrow r = 0,5\left( \Omega \right)}
\end{array}\)
Đề thi giữa HK2 môn Vật Lý 12 năm 2021
Trường THPT Nguyễn Thị MInh Khai