Giải bài tập SBT Vật Lí 11 Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch

Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì cường độ dòng điện chạy trong mạch

A. tỉ lệ thuận với điện trở mạch ngoài.

B. giảm khi điện trở mạch ngoài tăng.

C. tỉ lệ nghịch với điện trở mạch ngoài.

D. tăng khi điện trở mạch ngoài tăng. 

Phương pháp giải

Dựa vào công thức định luật Ôm: I=U/R rút ra tỉ lệ giữa cường độ dòng điện và điện trở

Hướng dẫn giải

- Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì cường độ dòng điện chạy trong mạch giảm khi điện trở mạch ngoài tăng. 

- Đáp án B

Hiện tượng đoản mạch của nguồn điện xảy ra khi

A. sử dụng các dây dẫn ngắn để mắc mạch điện.

B. nối hai cực của một nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.

C. không mắc cầu chì cho một mạch điện kín.

D. dùng pin hay acquy để mắc một mạch điện kín. 

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được nguyên nhân của hiện tượng đoản mạch

Hướng dẫn giải

- Hiện tượng đoản mạch của nguồn điện xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. 

- Đáp án B

Điện trở toàn phần của toàn mạch là

A. toàn bộ các điện trở của nó.

B. tổng trị số các điện trở của nó.

C. tổng trị số các điện trở mạch ngoài của nó.

D. tổng trị số của điện ìrơ trong và điện trở tương đương của mạch ngoài của nó 

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa về điện trở toàn phần của mạch

Hướng dẫn giải

- Điện trở toàn phần của toàn mạch là tổng trị số của điện trở trong và điện trở tương đương của mạch ngoài của nó 

- Đáp án D

Cho mạch điện có sơ đồ như Hình 9.1. Suất điện động ξ của nguồn bằng tích của cường độ dòng điện I nhân với giá trị điện trở nào dưới đây ?

A. 12Ω                        B. 11Ω                   

C. 1,2Ω                       D. 5Ω 

Phương pháp giải

Tính điện trở tương đương của mạch theo công thức:

\({R_{td}} = r + {R_1} + \frac{{{R_2}{R_3}}}{{{R_2} + {R_3}}}\)

Hướng dẫn giải

- Điện trở tương đương của mạch là:

\({R_{td}} = r + {R_1} + \frac{{{R_2}{R_3}}}{{{R_2} + {R_3}}} = 1 + 2 + \frac{{3.6}}{{3 + 6}} = 5{\rm{\Omega }}\)

- Chọn D

Đối với toàn mạch thì suất điện động của nguồn điện luôn có giá trị bằng

A. độ giảm điện thế mạch ngoài.

B. độ giảm điện thế mạch trong.

C. tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

D. hiệu điện thế giữa hai cực của nó. 

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về suất điện động của nguồn điện để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Đối với toàn mạch thì suất điện động của nguồn điện luôn có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong. 

- Đáp án C

Một bộ pin được mắc vào một biến trở. Khi điện trở của phần biến trở mắc trong mạch là 1,65 Ω thì hiệu điện thế ở hai đầu của nó là 3,3V; còn khi điện trở là 3,5 Ω thì hiệu điện thế là 3,5V. Suất điện động của bộ pin này là

A. 2V    B. 1V    

C. 3V    D. 3,7V 

Phương pháp giải

Dựa vào điều kiện hoạt động của bộ pin thì suất điện động có giá trị là 3,7V thì phù hợp yêu cầu bài

Hướng dẫn giải

- Suất điện động của bộ pin này là 3,7V

- Đáp án D

Cho mạch điện có sơ đồ như trên Hình 9.2, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 12 V và có điện trở trong rất nhỏ, các điện trở ở mạch ngoài là R₁ = 3 Ω, R₂ = 4 Ω và R₃ = 5 Ω.

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở ?

c) Tính công của nguồn điện sản ra trong 10 phút và công suất toả nhiệt ở điện trở?

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức:

\(I = \frac{E}{{{R_1} + {R_2} + {R_3}}}\) để tính cường độ dòng điện

b) Hiệu điện thế được tính theo công thức: U=I.R

c) Công sản ra được tính theo công thức: A_ng = EIt 

Tính công suất tỏa nhiệt theo công thức: P = I²R

Hướng dẫn giải

a) Cường độ dòng điện chạy trong mạch là:

  \(I = \frac{E}{{{R_1} + {R_2} + {R_3}}} = 1A\)

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là:

U₂ = I.R₂ = 4 V.

c) Đổi t = 10 phút = 600s

- Công nguồn điện sản ra trong 10 phút:

A_ng = EIt =  7200 J

- Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R3 là:

P = I²R₃ = 5W.

Khi mắc điện trở R₁ = 4 Ω vào hai cực của một nguồn điện thì dòng điện trong mạch có cường độ I₁ = 0,5 A. Khi mắc điện trở R₂ = 10 Ω thì dòng điện trong mạch là I₂ = 0,25 A. Tính suất điện động E và điện trở trong r của nguồn điện. 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: U_N = IR = E - Ir để tìm suất điện động E và điện trở trong r

Hướng dẫn giải

- Áp dụng định luật Ôm dưới dạng U_N = IR = E - Ir ta được hai phương trình :

+  2 = E – 0,5r               (1)

+ 2,5 = E – 0,25r           (2)

- Giải hệ hai phương trình này ta tìm được suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là :

E = 3V; r = 2Ω.

Một điện trở R₁ được mắc vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong r = 4 Ω thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ là I₁ = 1,2 A. Nếu mắc thêm một điện trở R₂ = 2 Ω nối tiếp với điện trở R1 thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ là I₂ = 1 A. Tính trị số của điện trở R₁. 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: E = I/(R_N + r) để tính điện trở

Hướng dẫn giải

- Áp dụng định luật Ôm dưới dạng E = I/(R_N + r) và từ các dữ liệu của đầu bài ta có phương trình :

1,2(R₁ + 4) = R₁ + 6.

- Giải phương trình này ta tìm được R₁ = 6 Ω.

Khi mắc điện trở R₁ = 500 Ω vào hai cực của một pin mặt trời thì hiệu điện thế mạch ngoài là U₁ = 0,10 V. Nếu thay điện trở R₁ bằng điện trở R₂ = 1 000 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài bây giờ là U₂ = 0,15 V.

a) Tính suất điện động E và điện trở trong r của pin này.

b) Diện tích của pin là S = 5 cm² và nó nhận được năng lượng ánh sáng với công suất trên mỗi xentimét vuông diện tích là w = 2 mW/cm². Tính hiệu suất H của pin khi chuyển từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng ở điện trở ngoài R₂. 

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức: U_N = IR = E - Ir để tìm suất điện động E và điện trở trong r

b) Tính hiệu suất chuyển hóa năng lượng theo công thức:

\(\;H = \frac{{{P_{nh}}}}{{{P_{tp}}}}\) với P_tp = wS

Hướng dẫn giải

a) Áp dụng định luật Ôm dưới dạng :

\({U_N} = E - {\rm{Ir}} = E - \frac{{{U_N}}}{R}r\)

và từ các số liệu của đầu bài ta đi tới hai phương trình là :

0,1 = E - 0,0002r   

và    0,15 = E -  0,00015r

Nghiệm của hệ hai phương trình này là : E = 0,3 V và r = 1000 Ω

b) Pin nhận được năng lượng ánh sáng với công suất là :

P_tp = wS = 0,01 W = 10-2 W

- Công suất toả nhiệt ở điện trở R₂ là P_nh = 2,25.10^-5 W.

- Hiệu suất của sự chuyển hoá từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng trong trường hợp này là:  

\(\;H = \frac{{{P_{nh}}}}{{{P_{tp}}}} = {\rm{ }}2,25.10{\;^{ - 3}}\; = {\rm{ }}0,225\% .\)

Một điện trở R = 4 Ω được mắc vào nguồn điện có suất điện động E = 1,5 V để tạo thành mạch điện kín thì công suất toả nhiệt ở điện trở này là P = 0,36 W.

a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R.

b) Tính điện trở trong của nguồn điện. 

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức: U = I.R để tính hiệu điện thê

b) Điện trở trong của nguồn được tính theo công thức:

U = E – Ir 

Hướng dẫn giải

a) Ta có:

\(P = {I^2}R = 4{I^2} = 0,36W \)

⇒ I=0,3A

⇒ Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là: U = I.R = 1,2V

b) Điện trở trong của nguồn điện là;

U = E – Ir  ⇒ r = 1 Ω.