Chương 2: Dòng điện không đổi

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Câu c1 (trang 68 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Từ kết quả thí nghiệm nêu ở bảng 14.1, hãy tính điện trở trong r của pin 1,5V

I(A) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
UAB 1,50 1,45 1,39 1,35 1,29 1,25

Lời giải:

Từ số liệu ở bảng trên, ta có được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào I đối với pin 1,5V như hình 14.2 (SGK)

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C1 Trang 68 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Đồ thị có dạng đường thẳng y = a – bx với a = 1,5V và b là giá trị của điện trở trong r của nguồn và cũng chính là hệ số góc của đường thẳng.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C1 Trang 68 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 1

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c2 (trang 69 sgk Vật Lý 11 nâng cao):

Từ công thức (10.4) Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 2 và công thức (14.1)

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 6

Hãy chứng minh (14.3):

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 3

Lời giải:

Đoạn mạch AB chứa nguồn ℰ và điện trở R như hình vẽ:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Chiều dòng điện đi từ B đến A. Định luật ôm đối với đoạn mạch AC:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 4

Đối với đoạn CB

UCB = -UBC = -I.R

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C2 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 5

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c3 (trang 69 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy chứng minh công thức (14.7): UAB = VA – VB = ℰp + (rp + R).I

Lời giải:

Đoạn mạch AB chứa máy thu ℰp và điện trở R như hình vẽ. Chiều dòng điện đi từ A đến B.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C3 Trang 69 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Định luật Ôm đối với đoạn mạch AC: UAC = VA – VC = ℰp + rp.I

Đối với đoạn CB: UCB = R.I

Vậy: UAB = UAC + UCB= ℰp + rp.I + R.I = ℰp + (rp + R).I   (đpcm)

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c4 (trang 71 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Áp dụng định luật Ôm, hãy chứng minh các công thức (14.11) và (14.12)

b= ℰ1 + ℰ2 + ⋯ + ℰn

rb = r1 + r2 + ⋯ + rn

Lời giải:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C4 Trang 71 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Các nguồn điện được mắc nối tiếp nên ta có:

UAB = U1 + U2 + ⋯ + Un

Khi mắc hở thì I = 0 → UAB = ℰb; U1= ℰ1; U2= ℰ2; … Un= ℰn nên:

b = ℰ1 + ℰ2 + ⋯ + ℰn   (đpcm)

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn:

UAB = rb.I – ℰb; U1 = r1.I – ℰ1; U2 = r2.I – ℰ2; … ; Un = rn.I – ℰn

Ta có: UAB = U1 + U2 + ⋯ + Un

⇒ UAB = rb.I – ℰb = r1.I – ℰ1 + r2.I – ℰ2 + ⋯ + rn.I – ℰn

Mà : ℰb = ℰ1 + ℰ2 + ⋯ + ℰn

Nên ta được: rb.I = r1.I + r2.I + ⋯ + rn.I

Suy ra: rb = r1 + r2 + ⋯ + rn   (đpcm)

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c5 (trang 71 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Áp dụng định luật Ôm, hãy chứng minh công thức (14.14): ℰb = ℰ1 – ℰ2

Lời giải:

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB như hình vẽ.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C5 Trang 71 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 1

Với ℰ1 > ℰ2; ℰ1 là nguồn phát, ℰ2 là máy thu, dòng điện có chiều từ B đến A.

UAB = -UBA = r1.I – ℰ1 + r2.I – ℰ2

Khi mạch hở: UBA = ℰb và I = 0

Nên: ℰb = ℰ1 – ℰ2   (đpcm)

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c6 (trang 72 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Áp dụng định luật Ôm, hãy chứng minh các công thức (14.16) và (14.17): ℰb = ℰ; rb = r/n

Lời giải:

Đoạn mạch gồm các nguồn giống nhau mắc song song như hình 14.9 (SGK):

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C6 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Ta có: UAB = U1 = U2 = ⋯ = Un

Khi mạch hở: UAB = ℰb, U1 = ℰ1, U2 = ℰ2, … , Un = ℰn nên∶ ℰb = ℰ1 = ℰ2 = ⋯ = ℰn = ℰ

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C6 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 6

Mặt khác: I = I1 + I2 + ⋯ + In

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C6 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 7

Vì ℰb = ℰ1 = ℰ2 = ⋯ = ℰn = ℰ và r1 = r2 = ⋯ = rn nên ta được:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C6 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 3

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu c7 (trang 72 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy chứng minh các công thức (14.18) và (14.19): ℰb = m.ℰ; rb = m.r/n

Lời giải:

Trường hợp mắc mạch hỗn hợp đối xứng như hình 14.10 (SGK):

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C7 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Trên mỗi hàng có m nguồn ghép nối tiếp nên ta có:

h = ℰ1 + ℰ2 + ⋯ + ℰm = m.ℰ

rh = r1 + r2 + … + rm = m.r

Với n hàng mắc song song ta có:

b = ℰh1 = ℰh2 = ⋯ = ℰhm = m.ℰ

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C7 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 1

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu 1 (trang 72 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy thiết lập định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện dựa vào định luật bảo toàn năng lượng và định luật Jun-Len-xơ.

Lời giải:

Công của dòng điện sinh ra ở đoạn mạch trong thời gian t: A = U.I.t

Công của nguồn điện sinh ra : A’ = E.I.t

Theo định luật Jun – len –xơ, nhiệt lượng tỏa ra: Q = r.I2.t

Theo định luật bảo toàn năng lượng: A’ = A + Q

E.I.t = U.I.t + r.I2.t

→ U.I.t = E.I.t – r.I2.t

Vậy: U = E – r.I   (đpcm)

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Câu 2 (trang 72 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy viết công thức tính cường độ dòng điện trong mạch kín chứa nguồn điện và một điện trở ngoài R cho từng trường hợp mắc nguồn thành bộ.

Lời giải:

+ Trường hợp bộ nguồn mắc nối tiếp:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 6

Cường độ dòng điện trong mạch kín là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 7

+ Trường hợp bộ nguồn mắc xung đối:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 8

Cường độ dòng điện trong mạch kín là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 9

+ Trường hợp bộ nguồn mắc song song: Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 10

Cường độ dòng điện trong mạch kín là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 11

+ Trường hợp bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng: Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 12

Cường độ dòng điện trong mạch kín là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Cau 2 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 13

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Bài 1 (trang 72 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chọn phương án đúng.

Một nguồn điện với suất điện động E, điện trở trong r, mắc với một điện trở ngoài R = r; cường độ dòng điện trong mạch là I. Nếu thay nguồn điện đó bằng 3 nguồn điện giống hệt nó mắc song song thì cường độ dòng điện trong mạch:

A. Vẫn bằng I     B. Bằng 1,5I

C. Bằng I/3     D. Giảm đi một phần tư

Lời giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có:

Suất điện động của nguồn là: E = (R + r).I = 2.r.I

Nếu thay nguồn điện đó bằng 3 nguồn điện giống hệt nó mắc song song thì bộ nguồn có:

Suất điện động: Eb = E = 2.r.I; Điện trở trong: rb = r/3

Cường độ dòng điện trong mạch bằng lúc này là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 1 Trang 72 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Đáp án: B

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Bài 2 (trang 73 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chọn phương án đúng

Một nguồn điện với suất điện động E, điện trở trong r, mắc với điện trở ngoài R = r; cường độ dòng điện trong mạch là I. Nếu thay nguồn điện bằng 3 nguồn điện giống hệt nó mắc nối tiếp, thì cường độ dòng điện trong mạch.

A. Bằng 3I     B. Bằng 2I

C. Bằng 1,5I     D. Bằng 2,5I

Lời giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có:

Suất điện động của nguồn là: E = (R + r).I = 2.r.I

Nếu thay nguồn điện đó bằng 3 nguồn điện giống hệt nó mắc nối tiếp thì bộ nguồn có:

Suất điện động: Eb = 3.E = 3.2.r.I = 6.r.I; Điện trở trong: rb = 3.r

Cường độ dòng điện trong mạch bằng lúc này là:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 2 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Đáp án: C

Bài 3 (trang 73 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Cho mạch điện có sơ đồ như hình 14.14, trong đó : ℰ1 = 8V; r1 = 1,2Ω; ℰ2 = 4 V; r2 = 0,4Ω, R = 28,4Ω; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch đo được là UAB = 6V.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 3 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và cho biết chiều của nó.

b) Cho biết mạch điện này chứa nguồn điện nào và chứa máy thu nào? Vì sao?

c) Tính hiệu điện thế : UAC và UBC

Lời giải:

a) Cường độ dòng điện qua đoạn mạch:

Giả sử dòng điện mạch có chiều từ A đến B

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 3 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 4

Vì I > 0 nên chiều dòng điện đã chọn từ A đến B là chiều đúng

b) Dòng điện trong mạch theo chiều từ A đến B nên:

    + Với ℰ1: dòng điện đi từ cực âm đến cực dương nên ℰ1 đóng vai trò nguồn điện.

    + Với ℰ2: dòng điện đi từ cực dương đến cực âm nên ℰ2 đóng vai trò máy thu.

c) Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch AC và CB ta được:

    + Đoạn AC chứa nguồn ℰ1:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 3 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 5

    + Đoạn CB chứa máy thu ℰ2 và điện trở R.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 3 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 6

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Bài 4 (trang 73 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hai pin được ghép với nhau theo các sơ đồ ở hình 14.12. Tìm cường độ dòng điện trong mạch và hiệu điện thế giữa hai điểm A, B trong các trường hợp:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 9

a) Hai pin ghép nối tiếp (hình 14.12a) có suất điện động và điện trở trong r1 và r2 khác nhau.

b) Hai pin ghép xung đối (hình 14.12b) có suất điện động và điện trở tương ứng là ℰ1, r1 và ℰ2, r2 (ℰ1 > ℰ2)

Lời giải:

a) Sơ đồ (a)

Chọn chiều dòng điện như hình vẽ:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 11

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 12

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện ℰ1

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 13

b) Sơ đồ (b)

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 14

Chọn chiều dòng điện như hình vẽ. Khi đó ℰ1 là máy phát, ℰ2 là máy thu

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch:

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 15

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu ℰ2

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 4 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 16

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Bài 5 (trang 73 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Tìm suất điện động và điện trở trong của nguồn điện gồm 6 ắc quy mắc như hình 14.13. Cho biết mỗi ắc quy có ℰ = 2 V; r = 2 Ω

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 5 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Lời giải:

Nguồn điện gồm 6 ắc quy trong đó cứ hai ắc quy mắc song song nhau thành cặp và nối tiếp với hai cặp còn lại. Do đó:

Suất điện động của nguồn là : ℰnguồn = 3.ℰ = 6 V

Điện trở trong của nguồn điện: rnguồn = 3.r/2 = 1,5 Ω

Đáp số: ℰ = 6 V; r = 1,5 Ω

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

Bài 6 (trang 73 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Cho mạch điện như hình 14.14. Mỗi pin có E = 1,5V; r = 1 Ω. Điện trở mạch ngoài R = 3,5 Ω. Tìm cường độ dòng điện ở mạch ngoài.

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 6 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Lời giải:

Nguồn điện gồm 7 pin trong đó: (2 pin nối tiếp) song song với (2 pin nối tiếp) nối tiếp với (3 pin nối tiếp). Do đó:

Suất điện động của bộ nguồn là:

Eb = 3E + 2E = 5E = 5.1,5 = 7,5 V

Điện trở trong của bộ nguồn điện:

rb = 2r/2 + 3r = 4.r = 4 Ω

Cường độ dòng điện ở mạch ngoài :

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai 6 Trang 73 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao 2

Đáp số: I = 1A

Trả lời câu hỏi C giữa bài

Trả lời Câu hỏi (trang 72)

Giải Bài tập (trang 72)

 

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Đánh giá trung bình 4 / 5. Số lượt đánh giá: 1135

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

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!

Print Friendly, PDF & Email