Bài 11: Phương Pháp Giải Một Số Bài Toán Về Toàn Mạch

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 11
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao
• Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao

Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

C1 trang 59 SGK:

a)Hãy cho biết cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp có đặc điểm gì?

b)Viết công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở R1,R2 và R3 mắc nối tiếp.

c)Hiệu điện thế U1,U2, U3 giữa hai đầu các điện trở R1,R2, R3 mắc nối tiếp có quuan hệ như thế nào?

Trả lời:

a)Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp luôn bằng nhau.

b)Điện trở tương đương của đoạn mạch :Rtđ=R1+R2+ R3    (11.1)

c)Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế thành phần. Thật vậy, nếu hai vế của (11.1) với cường độ dòng điện ta được:

U = U1+U2+U3

C2 trang 59 SGK:

a)Hãy cho biết hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở R1,R2, R3 mắc song song có đặc điểm gì ?

b)Cường độ dòng điện I chạy qua mạch chính và I1,I2, I3 chạy qua các mạch rẽ của một đoạn mạch gồm các điện trở R1,R2, R3 mắc song song có mối quan hệ như thế nào?

c)Viết công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở R1,R2, R3 mắc song song.

Trả lời:

a)Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở đều bằng nhau U=U1=U2=U3.

b)Cường độ dòng điện mạch chính I bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ:I=I1+I2+I3    (11.2)

c)Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở và đưa và biểu thức (11.2) ta có

Suy ra điện trở tương đương của đoạn mạch song song

được tính bằng biểu thức sau :

C3 trang 60 SGK: Một mạch điện có sơ đồ hình 11.1, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 6V và có điện trở trong r = 2ω, các điện trở R1 = 5ω, R2 = 10ω và R3 = 3ω.

a) Phân tích và cho biết các điện trở mạch ngoài của mạch điện có sơ đồ như hình 11.1 được mắc với nhau như thế nào? Từ đó nêu cách tìm điện trở tương đương của mạch ngoài này.

b) Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn và hiệu điện thế mạch ngoài U.

c) Tính hiệu điện thế U1 giữa hai đầu điện trở R1

Trả lời:

a) Các điện trở hình 11.1 được mắc nối tiếp với nhau nên điện trở tương đương của mạch ngoài là: RN = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 + 13 = 18ω

b) Cường độ dòng điện I chạy qua nguồn:

Hiệu điện thế mạch ngoài: UN = I.RN = 18.0,3 = 5,4V

c) Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 là: U1 = R1.I = 5.0,3 = 1,5V

C4 trang 60 SGK: Một mạch điện có sơ đồ hình 11.2, trong đó nguồn điện có suất đện động. E = 12,5V và có điện trở trong r = 0,4ω ; bóng đèn Đ1 có ghi số 12V – 6W; bóng đèn Đ2 loại 6V – 4,5W; Rb là một biến trở .

Hãy nhận dạng các đèn Đ 1, Đ 2 và biến trở R b của mạch điện có sơ đồ như hình 11.2 được mắc với nhau như thế nào?

Trả lời:

Ta thấy hình 11.2

[(Rb nối tiếp với Đ2) song song với Đ1].

C5 trang 61 SGK: Một mạch điện có sơ đồ hình 11.2, trong đó nguồn điện có suất đện động ε = 12,5V và có điện trở trong r=0,4Ω ; bóng đèn Đ1 có ghi số 12V-6W; bóng đèn Đ2 loại 6V-4,5W; Rb là một biến trở .

Tính cường độ định mức I1,I2 của dòng điện chạy qua mỗi đèn khi các đèn sáng bình thường .

Trả lời:

Cường độ định mức I1, I2 của dòng điện chạy qua mỗi đèn khi các đèn sáng bình thường lần lượt là:

+ Điều chỉnh biến trở Rb để đèn Đ1, Đ2 sáng bình thường thì phải thỏa các điều kiện sau:

Ib = I2 = 0,75A

Ub = U1 – U2 = 12 – 6 = V

C6 trang 61 SGK: Một mạch điện có sơ đồ hình 11.2, trong đó nguồn điện có suất đện động ε = 12,5V và có điện trở trong r=0,4Ω ; bóng đèn Đ1 có ghi số 12V-6W; bóng đèn Đ2 loại 6V-4,5W; Rb là một biến trở .

Tính điện trở R1 và R2 tương ứng của các đèn khi sáng bình thường .

Trả lời:

Điện trở R1 và R2 tương ứng của các đèn khi sáng bình

C7 trang 61 SGK: Viết công thức tính công suất Png và hiệu suất H của nguồn điện . Tính công suất Png và hiệu suất H của nguồn điện khi đó.

Trả lời:

Công suất của nguồn: Png = E.I

Hiệu suất của nguồn điện:

UN = U1 = 12V

Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính: I = I1 + I2 = 0,5 + 0,75 = 1,25A

Hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài là: UN = U1 = 12V

→ Công suất Png và hiệu suất H của nguồn điện lần lượt là:

Png = E.I = 12,5. 1,25 = 15,625W

C8 trang 61 SGK: Có tám nguồn điện cùng lại với cùng suất điện động ε=11,5V và điện trở trong r=1Ω. Mắc các nguồn này thành bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song để thắp sáng bóng đèn loại 6V-6W . Coi rằng bóng đèn có điện trở như khi sáng bình thường.

Tính suất điện động εb và rb của bộ nguồn như đề bài đã cho

Trả lời:

Suất điện động Eb và rb của bộ nguồn.

Eb = m.E = 4.1,5 = 6V và rb =m.r/n = 4.r/2 = 2Ω

C9 trang 61 SGK: Có tám nguồn điện cùng lại với cùng suất điện động ε=11,5V và điện trở trong r=1Ω. Mắc các nguồn này thành bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song để thắp sáng bóng đèn loại 6V-6W . Coi rằng bóng đèn có điện trở như khi sáng bình thường.

Viết công thức tính Pb của bộ nguồn, Pi của mỗi nguồn và hiệu điện thế Ui giữa hai cực của mỗi nguồn đó.

Trả lời:

Công suất của bộ nguồn là: Pb = 6.0,75 = 4,5W

Vì các nguồn giống nhau nên công suất của mỗi nguồn là: Pi = 4,5/8 = 0,5625W

Cường độ dòng điện qua mỗi nguồn là: I1 = I/2 = 0,75/2 = 0,375A

Hiệu điện thế Ui giữa hai cực của mỗi nguồn:

Ui = E – I.r = 1,5 – 0,375.1 = 1,125 V

Bài 1 (trang 62 SGK Vật Lý 11): Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.3, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 6V và có điện trở trong không đáng kể. Các điện trở R1 = R2 = 30ω, R3 = 7,5ω

a)Tính điện trở tương đương RN của mạch ngoài.

b)Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở mạch ngoài.

Lời giải:

a) Các điện trở mạch ngoài được mắc song song nhau. Ta có:

b) Do nguồn điện có điện trở trong không đáng kể nên hiệu điện thế hai đầu nguồn điện U = E = 6V

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

Đáp án: a) RN = 5ω; I1 = 0,2A; b) I2 = 0,2A; I3 = 0,8A

Bài 2 (trang 62 SGK Vật Lý 11): Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.4, trong đó các ắc quy có suất điện động E1 = 12V; E2 = 6V và có điện trở không đáng kể. Các điện trở R1 = 4ω; R2 = 8ω

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.

b) tính công suất tiêu thụ điện của mỗi điện trở.

c) Tính công suất của mỗi ắc quy và năng lượng mà mỗi ắc quy cung cấp trong 5 phút.

Lời giải:

a) Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch ta được:

Cường độ dòng điện trong mạch chính là:

b) Vì 2 điện trở ghép nối tiếp với nguồn nên I1 = I2 = I = 1,5A

Công suất tiêu thụ của mỗi điện trở:

P1 = R1. I12 = 4. 1,52 = 9W

P2 = R2 .I22 = 8. 1,52 = 18W

c) Công suất của mỗi ắc quy:

Ppin1 = E1.I = 12. 1,5 = 18W

Ppin2 = E2.I = 6. 1,5 = 9W

Năng lượng mỗi ắc quy cung cấp trong 5 phút:

Apin1 = Ppin1.t = 18.5.60 = 5400J

Apin2 = Ppin2.t = 9.5.60 = 2700J

Đáp án: a) I = 1,5A; b) P1 = 9W; P2 = 18W

c) Ppin1 = 18W; Ppin2 = 9W; Apin1 = 5400J; Apin2 = 2700J

Bài 3 (trang 62 SGK Vật Lý 11) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.5. trong đó nguồn điện có suất điện động E = 12V và điện trở trong r = 1,1ω; điện trở R = 0,1ω.

a) Điện trở x phải có trị số là bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.

b) Điện trở x phải có trị số là bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở điện trở này là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.

Lời giải:

a) Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài

Để công suất mạch ngoài cực đại (Pmax) thì mẫu số của biểu thức trên phải đạt cực tiểu

tức

Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho 2 số dương RN và r2/RN

Ta có:

Dấu bằng xảy ra khi RN = r

⇒ Rx = RN – R = r – R = 1,1 – 0,1 = 1ω

Giá trị cực đại của công suất mạch ngoài:

b) Công suất tiêu thụ trên điện trở Rx:

Áp dụng đẳng thức Cô-si cho hai số dương Rx và

Ta có:

Dấu “=” xảy ra khi Rx = R + r = 1,2ω

Giá trị cực đại của cống suất mạch ngoài:

Đáp án: a) Rx = 1ω; b) Rx = 1,2ω; Px max = 30W

 

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Action: Post ID: Post Nonce: ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ Processing your rating... Đánh giá trung bình {{avgRating}} / 5. Số lượt đánh giá: {{voteCount}} {{successMsg}} {{#errorMsg}} {{.}} {{/errorMsg}} There was an error rating this post!

Đánh giá trung bình 2.4 / 5. Số lượt đánh giá: 7

Chưa có ai đánh giá! Hãy là người đầu tiên đánh giá bài này.