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 :R_tđ=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: R_N = R₁ + R₂ + R₃ = 5 + 10 + 13 = 18ω

b) Cường độ dòng điện I chạy qua nguồn:

Hiệu điện thế mạch ngoài: U_N = I.R_N = 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; R_b 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

[(R_b 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; R_b 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 R_b để đèn Đ₁, Đ₂ sáng bình thường thì phải thỏa các điều kiện sau:

I_b = I₂ = 0,75A

U_b = 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; R_b 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 P_ng và hiệu suất H của nguồn điện . Tính công suất P_ng và hiệu suất H của nguồn điện khi đó.

Trả lời:

Công suất của nguồn: P_ng = E.I

Hiệu suất của nguồn điện:

U_N = 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: U_N = U₁ = 12V

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

P_ng = 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 ε_b và r_b của bộ nguồn như đề bài đã cho

Trả lời:

Suất điện động E_b và r_b của bộ nguồn.

E_b = m.E = 4.1,5 = 6V và r_b =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 P_b của bộ nguồn, P_i của mỗi nguồn và hiệu điện thế U_i giữa hai cực của mỗi nguồn đó.

Trả lời:

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

Vì các nguồn giống nhau nên công suất của mỗi nguồn là: P_i = 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:

U_i = 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 R_N 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) R_N = 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:

P_pin1 = E₁.I = 12. 1,5 = 18W

P_pin2 = E₂.I = 6. 1,5 = 9W

Năng lượng mỗi ắc quy cung cấp trong 5 phút:

A_pin1 = P_pin1.t = 18.5.60 = 5400J

A_pin2 = P_pin2.t = 9.5.60 = 2700J

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

c) P_pin1 = 18W; P_pin2 = 9W; A_pin1 = 5400J; A_pin2 = 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 (P_max) thì mẫu số của biểu thức trên phải đạt cực tiểu

tức

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

Ta có:

Dấu bằng xảy ra khi R_N = r

⇒ R_x = R_N – 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 R_x:

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

Ta có:

Dấu “=” xảy ra khi R_x = R + r = 1,2ω

Giá trị cực đại của cống suất mạch ngoài:

Đáp án: a) R_x = 1ω; b) R_x = 1,2ω; P_{x max} = 30W