Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn có suất điện động \(E = 24V,r = 1\Omega \), tụ điện có điện dung \(C = 100\mu F\), cuộn dây có hệ số tự cảm \(L{\rm{ }} = {\rm{ }}0,2H\) và điện trở \({R_0} = 5\Omega \), điện trở \(R = 18\Omega \). Ban đầu khoá K đóng, khi trạng thái trong mạch đã ổn định người ta ngắt khoá K. Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian từ khi ngắt khoá k đến khi dao động trong mạch tắt hoàn toàn.
Phương pháp giải
+ Vận dụng biểu thức định luật Ôm: \(I = \dfrac{E}{{R + r}}\)
+ Sử dụng biểu thức tính năng lượng điện từ
+ Vận dụng biểu thức tính nhiệt lượng: \(Q = {I^2}Rt\)
Lời giải của Tự Học 365
Cách 1:
+ Cường độ dòng điện qua mạch trước khi mở khóa K: \({I_0} = \dfrac{E}{{R + {R_0} + r}} = \dfrac{{24}}{{24}} = 1A\)
+ Điện áp giữa hai bản cực tụ điện \(U{\rm{ }} = {\rm{ }}I\left( {R{\rm{ }} + {\rm{ }}{R_0}} \right){\rm{ }} = {\rm{ }}23{\rm{ }}V\)
+ Năng lượng của mạch dao động sau khi ngắt khóa K:
\({{\rm{W}}_0} = \dfrac{{LI_0^2}}{2} + \dfrac{{C{U^2}}}{2} = 0,1J + 0,02645J = 0,12645J = 126,45mJ\)
+ Trong thời gian từ khi ngắt khoá K đến khi dao động trong mạch tắt hoàn toàn, năng lượng này biến thành nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở \(R\) và trên \({R_0}\) của cuộn dây
+ Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở \(R\) là: \({Q_R} = \dfrac{{{{\rm{W}}_0}}}{{R + {R_0}}}R = \dfrac{{126,45}}{{23}}.18 = 98,96mJ\)
Cách 2:
Ta có:
\(\begin{array}{l}{\rm{W}} = {{\rm{W}}_L} + {{\rm{W}}_C} = \dfrac{1}{2}.L{.1^2} + \dfrac{1}{2}.C.{\left( {24 - 1} \right)^2} = 0,12645J\\ = > {Q_R} = \dfrac{{18}}{{23}}.0,12645 = 98,96mJ\end{array}\)
Đáp án cần chọn là: a
Vật lý Lớp 12
