Phương pháp giải bài tập Vật lý 11 - Chương II: Dòng điện không đổi

Chương II DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI I. TÓM TẮT KIẾN THỨC Dòng điện Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng. Chiều qui ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng của vật dẫn trong một khoảng thời gian và khoảng thời gian đó. Biểu thức: (A) : điện lượng truyền qua tiết diện thẳng của vật dẫn Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian. Đơn vị cường độ dòng điện là: Dụng cụ do là ampe kế và mắc nối tiếp với cường độ dòng điện cần đo. Nguồn điện Nguồn điện có chức năng tạo ra và duy trì một hiệu điện thế. Nguồn điện bao gồm cực âm và cực dương. Trong nguồn điện phải có một loại lực tồn tại và tách electron ra khỏi nguyên tử và chuyển electron hay ion về các cực của nguồn điện. Lực đó gọi là lực lạ. Cực thừa electron là cực âm. Cực còn lại là cực dương. Công của lực lạ thực hiện dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện là đại lượng được đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển điện tích dương ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích đó. Biểu thức của suất điện động: (V) Pin và acquy là những nguồn điện điện hóa học. Máy thu điện: chuyển hóa một phần điện năng tiêu thụ thành các dạng năng lượng khác có ích ngoài nhiệt. Khi nguồn điện đang nạp điện, nó là máy thu điện với suất phản điện có giá trị bằng suất điện động của nguồn. Điện năng và công suất điện I U Đoạn mạch bất kì Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch Công của dòng điện (điện năng tiêu thụ): (J) Công suất của điện: (W) Định luật Jun – len-xơ: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện trong mạch và với thời gian dòng điện chạy qua. (J) Trong đó: R: điện trở của vật dẫn; I dòng điện qua vật dẫn; t: thời gian dòng điện chạy qua. Công và công suất, hiệu suất của nguồn điện: Công của nguồn điện: Công suất của nguồn điện: Hiệu suất của nguồn điện: Định luật Ôm cho toàn mạch: I R Mạch kín gồm nguồn và điện trở thuần: hay Mạch kín gồm nhiều nguồn điện và máy thu mắc nối tiếp với điện trở thuần: : suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (dòng điện đi ra từ cực Å) : suất phản điện và điện trở trong của máy thu điện (dòng điện đi ra từ cực (-) ) Mạch kín gồm nhiều nguồn mắc thành bộ và điện trở thuần Bộ nguồn mắc nối tiếp Bộ n nguồn giống nhau mắc song song Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng Mắc xung đối: Định luật Ôm cho các đoạn mạch Đoạn mạch chứa nguồn điện Đoạn mạch chứa máy thu điện Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, máy thu điện nối tiếp CHÚ Ý: Theo chiều dòng điện, nếu gặp nguồn điện thì lấy dấu cộng (+) và khi gặp máy thu điện thì lấy dấu trừ (-) trong biểu thức của đoạn mạch chứa nguồn và máy thu. Trường hợp tổng quát Ta áp dụng 2 định luật Kiếcchốp Định luật Kiếcchốp 1: Tổng đại số các dòng điện tại một nút bằng không nếu dòng điện tới nút ; nếu dòng điện rời nút Định luật Kiếcchốp 2: Đi theo một vòng kín với chiều tùy ý. Tổng đại số các điện áp trên tất cả các phần tử bằng không. Qui ước: khi chiều thuận đi từ cực (-) sang cực (+) khi chiều thuận đi từ cực (+) sang cực (-) khi chiều thuận trùng với chiều dòng điện khi chiều thuận ngược chiều với chiều dòng điện II. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Chủ đề 1: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI – NGUỒN ĐIỆN Nếu trong thời gian = 0,1s đầu có điện lượng 0,5C và trong thời gian = 0,1s tiếp theo có điện lượng 0,1C chuyển qua tiết diện của vật dẫn thì cường dộ dòng điện trong cả hai khoảng thời gian đó là bao nhiêu nhiêu? Một dòng điện không đổi có cường độ 3 A thì sau một khoảng thời gian có một điện lượng 4 C chuyển qua một tiết diện thẳng. Cùng thời gian đó, với dòng điện 4,5 A thì có một điện lượng chuyển qua tiết diện thằng là bao nhiêu? Một dòng điện không đổi, sau 2 phút có một điện lượng 24 C chuyển qua một tiết diện thẳng. Cường độ của dòng điện đó là bao nhiêu? Cho một dòng điện không đổi trong 10 s, điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng là 2 C. Sau 50 s, điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là bao nhiêu? Một dòng điện không đổi trong thời gian 10 s có một điện lượng 1,6 C chạy qua. Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 1 s là bao nhiêu? Trong dây dẫn kim loại có một dòng điện không đổi chạy qua có cường độ là 1,6 mA chạy qua. Trong một phút số lượng electron chuyển qua một tiết diện thẳng là bao nhiêu? Một nguồn điện có suất điện động 200 mV. Để chuyển một điện lượng 10 C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là bao nhiêu? Qua một nguồn điện có suất điện động không đổi, để chuyển một điện lượng 10 C thì lực là phải sinh một công là 20 mJ. Để chuyển một điện lượng 15 C qua nguồn thì lực là phải sinh một công là Cho dòng điên không đổi trong 10s điên lượng chuyển qua một tiết diện thẳng là 2C. Sau 50s, điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là bao nhiêu? Một dòng điện không đổi, sau 2 phút có một điện lượng 24C chuyển quamột tiết diện thẳng. Cường độ của dòng điện đó là bao nhiêu? Một dòng điện không đổi có cuờng độ 3A, sau một khoảng thời gian có một điện lượng 4C chuyển qua tiết diện thẳng. Cùng thời gian đó, với dòng điện 4,5A thì có một điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng là bao nhiêu? Trong dây dẫn kim loại có một dòng điện không đổi chạy qua có cương độ là1,6mA chạy qua. Trong một phút số lượng elec tron chuyển qua một tiết diện thẳng là bao nhiêu? Một tụ điện có điện dung 6 μC được tích điện bằng một hiệu điện thế 3V. Sau đó nối hai cực của bản tụ lại với nhau, thời gian điện tích trung hòa là 10-4 s. Cường độ dòng điện trung bình chạy qua dây nối trong thời gian đó là bao nhiêu? Một dòng điện không đổi trong thời gian 10s có một điện lượng 1,6C chạy qua. Số êlec tron chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 1s là bao nhiêu? Một nguồn điện có suất điện động 200mV. Để chuyển một điện lượng 10C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là bao nhiêu? Một nguồn điện có suất điện động không đổi, để chuyển một điện lượng 10C qua nguồn thì lực là phải sinh một công là 20mJ. Để chuyển một điện lượng 15C qua nguồn thì lực là phải sinh một công là bao nhiêu? Hiệu điện thế giữa hai đầu một dây dẫn là 10V, thì cường độ dòng điện qua dây dẫn là 2A. Nếu hiệu địe thế giữa hai đầu dây dẫn đó là 15V, thì cường độ dòng điện qua đây dẫn đó là bao nhiêu? Chủ đề 2: ĐIỆN NĂNG – CÔNG SUẤT ĐIỆN Một đoạn mạch xác định trong 1 phút tiêu thụ một điện năng là 2 kJ, trong 2 giờ tiêu thụ điện năng là bao nhiêu? Cho đoạn mạch điện trở 10 Ω, hiệu điện thế 2 đầu mạch là 20 V. Trong 1 phút điện năng tiêu thụ của mạch là bao nhiêu? Một đoạn mạch có điện trở xác định với hiệu điện thế hai đầu không đổi thì trong 1 phút tiêu thụ mất 40 J điện năng. Thời gian để mạch tiêu thụ hết một 1 kJ điện năng là bao nhiêu? Một đoạn mạch tiêu thụ có công suất 100 W, trong 20 phút nó tiêu thụ một năng lượng bao nhiêu? Một đoạn mạch có hiệu điện thế 2 đầu không đổi. Khi chỉnh điện trở của nguồn là 100 Ω thì công suất của mạch là 20 W. Khi chỉnh điện trở của mạch là 50 Ω thì công suất của mạch là bao nhiêu? Cho một mạch điện có điện trở không đổi. Khi dòng điện trong mạch là 2 A thì công suất tiêu thụ của mạch là 100 W. Khi dòng điện trong mạch là 1 A thì công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu? Nhiệt lượng tỏa ra trong 2 phút khi một dòng điện 2A chạy qua một điện trở thuần 100 Ω là bao nhiêu? Một nguồn điện có suất điện động 2 V thì khi thực hiện một công 10 J, lực lạ đã dịch chuyển một điện lượng qua nguồn là bao nhiêu? Người ta làm nóng 1 kg nước thêm 10C bằng cách cho dòng điện 1 A đi qua một điện trở 7 Ω. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Thời gian cần thiết là bao nhiêu? Hai bóng đèn có công suất định mức lần lượt là P1 = 25(W) và P2 = 100(W) đều làm việc bình thường ở hiệu điện thế 110(V). So sánh I1 và I2. Hai bóng đèn có công suất định mức lần lượt là P1 = 25(W) và P2 = 100(W) đều làm việc bình thường ở hiệu điện thế 110(V). So sánh R1 và R2. Hai bóng đèn có các hiệu điện thế định mức lần lượt là: và . So sánh và nếu công suất định mức của hai bóng đèn đó bằng nhau Công của dòng điện sản ra trong một giờ ở một dây dẫn có điện là 1(A) chạy qua là bao nhiêu? Biết hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn là 5(V). Nhiệt lượng tỏa ra trong một giờ ở một dây dẫn có điện là 1(A) chạy qua là bao nhiêu? Biết hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn là 5(V) Một nguồn điện có suất điện động là 12(V). Khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn 12V – 12W để thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 1(A). Công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 30 phút là Một pin có ghi trên vỏ là 1,5 V và có điện trở trong 1 W nối hai đầu của pin bằng một sợi dây dẫn có điện trở không đáng kể. Khi đó cường độ dòng điện chạy trong mạch là: Mạch điện gồm một điện trở thuần R= 10 W, nối hai dầu mạch điện có hiệu điện thế 110 V. Nhiệt lượng toả ra trên điện trở trong 15 giây là: Có ba pin giống nhau có suất điện động 1,5 V mắc song song. Suất điện động của cả bộ là: Mắc một điện trở 14 W vào hai cực của nguồn điện có điện trở trong 1 W thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V. Cường độ dòng điện chạy qua mạch là Một bóng đèn sợi tóc có điện trở 9,9 W, mắc hai đầu của đèn vào nguồn điện có suất điện động x=110 V, điện trở trong r=0,1 W. Cường độ dòng điện chạy trong mạch là: Có hai ắcquy giống nhau mắc nối tiếp nhau, trên ắc quy có ghi chỉ số 12 V, điện trở trong là 0,1 W. Suất điện động và điện trở trong của cả bộ là Mắc một điện trở 14 W vào hai cực của nguồn điện có điện trở trong 1 W thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V. Suất điện động của nguồn điện là Một dòng điện có cường độ 1 A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6 V. Nguồn điện thực hiện công là Một dòng điện có cường độ 1 A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6 V. Tính công suất điện Một nguồn điện có suất điện động x, điện trở trong r, mắc với điện trở ngoài R= r thì cường độ dòng điện trong mạch là I. Nếu thay nguồn điện thành ba nguồn điện giống hệt nó mắc nối tiếp, thì cường độ trong mạch là: Cho đoạn mạch có điện trở 10, hiệu điện thế hai đầu mạch là 20V. trong 1 phút điện năng tiêu thụ của mạch là Một đoạn mạch thuần điện trở trong 1 phút tiêu thụ một điện năng là 2kJ, trong 2 giờ tiêu thụ điện năng là Một đoạn mạch thuần điện trở có hiệu điện thế hai đầu không đổi thì trong 1 phút tiêu thụ mất 40J điện năng. Thời gian để mạch tiêu thụ hết 1 kJ điên năng là Một đoạn mạch tiêu thụ có công suất 100w, trong 20 phút nó tiêu thụ một năng lượng Một đoạn mạch có hiệu điện thế không đổi. Khi điện trở của mạch là 100 thì công suất của mạch là20w. khi điều chỉnh điện trở của mạch là 50 thì công suất của mạch là Cho đoạn mạch điện có điện trở không đổi. Khi dòng điện trong mạch là 2A thì công suất của mạch là 100w. khi dòng điện trong mạch là 1A thì công suất tiêu thụ của mạch là Nhiệt lượng tỏa ra trong 2 phút khi một dòng điện 2A chạy qua một điện trở thuần 100 là Một nguồn điện có suất điện động 2V thì khi thực hiện một công 10J, lực lạ đã dịch chuyển một điện lượng qua nguồn là Người ta làm nóng 1kg nước thêm 1C bằng cách cho dòng điện 1A đi quamột điện trở 7. Biết nhiệt dung riêng của nước là4200J/kg.K. Thời gian cần thiết là Hai bóng đèn có các hiệu điện thế định mức lần lượt là U1 = 100V và U2 = 220V. Nếu công suất định mức của 2 bóng đèn đó bằng nhau thì so sánh điện trở của hai bóng đèn? Chủ đề 3: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 được mắc với điện trở 4,8 thành mạch kín, khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 12V. Suất điện động của nguồn và cường độ dòng điện của mạch bằng: Một nguồn điện có điện trở trong 0,2 được mắc với điện trở 2,8 thành mạch kín. Khi đó suất điện động của nguồn là 6,9 V. Cường độ dòng điện trong mạch bằng: Mắc một điện trở 14 vào hai cực của nguồn điện có điện trở trong là 1 khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V. Tính cường độ điện trường và suất điện động của nguồn? Cho mạch điện gồm một pin1,5 V có điện trở trong 0,5 nối với mạch ngoài là một điện trở 2,5 . Cường độ dòng điện trong toàn mạch là Một mạch điện gồm có nguồn là một pin 9V, điện trở trong là 0,5 và mạch ngoài là một điên trở 8mắc song song. Cường độ dòng điện trong toàn mạch là Một mạch điện gồm một pin 9V,điện trở mạch ngoài 4cường độ dòng điện trong toàn mạch là Trong một mach kín mà điện trở ngoài là 10, Điện trở trong là 1có dòng điện là 2A. hiệu điện thế 2 đầu nguồn và suất điện động của nguồn là Trong một mạch kín mà điện trở ngoài bằng 5 lần điện trở trong. Khi xảy rahiện tượng đoản mạch thì tỉ số giữa cường độ dòng điện đoản mạch và cường độ dòng điện không đoản mạch là Một acquy có s.đ.đ là 3V, điện trở trong 20m, khi đoản mạch thì dòng điện qua acquy là Cho 3 điện trở giống nhau cùng giá tri 8, hai điện trở mắc song song và cụm đó nối tiếp với điện trở còn lại đoạn mạch này được nối với nguồn có điện trở trong 2thì hiệu điện thế hai đầu nguồn là 12V. cường độ dòng điện trong mạch và suất điện động của mạch khi đó là Một mạch điện có 2 điện trở 3và 6mắc song song được nối với một nguồn điện có điện trở trong 1. Hiệu suất của nguồn là Hai bóng đèn có điện trở 5 mắc song song và nối vào một nguồn có điện trở trong 1 thì cường độ dòng điện trong mạch là 12/7A. khi tháo một đèn ra thì cường độ dòng điện trong mạch là Nguồn điện có suất điện động là 3 V và có điện trở trong là 2. Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6 vào hai cực của nguồn này. Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn? Một điện trở R = 4 được mắc vào nguồn điện có suất điện động = 1,5 V để tạo thành mạch kín thì công suất toả nhiệt ở điện trở này là P = 0,36 W. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R? Chủ đề 4: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN - GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ Một nguồn điện có điện trở trong 0,2 được mắc nối tiếp với điện trở 2,4 thành mạch kín . Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12V. Suất điện động của nguồn là Nếu ghép cả 3 pin giống nhau thành một bộ pin, biết mối pin có suất điện động 3 V thì bộ nguồn sẽ không thể đạt được giá trị suất điện động Muốn ghép 3 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động 9V, điện trở trong 2Ω thành bộ nguồn 18 V thì điện trở trong của bộ nguồn là Ghép 3 pin giống nhau nối tiếp mỗi pin có suất điện độ 3 V và điện trở trong 1 Ω. Suất điện động và điện trở trong của bộ pin là Ghép song song một bộ 3 pin giống nhau loại 9 V – 1 Ω thì thu được bộ nguồn có suất điện động và điện trở trong là Nếu ghép 3 pin giống nhau nối tiếp thu được bộ nguồn 7, 5 V và 3 Ω thì khi mắc 3 pin đó song song thu được bộ nguồn Người ta mắc một bộ 3 pin giống nhau song song thì thu được một bộ nguồn có suất điện động 9 V và điện trở trong 3 Ω. Mỗi pin có suất điện động và điện trở trong là Có 10 pin 2,5 V, điện trở trong 1 Ω được mắc thành 2 dãy, mỗi dãy có số pin bằng nhau. Suất điện động và điện trở trong của bộ pin này là 9 pin giống nhau được mắc thành bộ nguồn có số nguồn trong mỗi dãy bằng số dãy thì thu được bộ nguồn có suất điện độ 6 V và điện trở 1 Ω. Suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn là Một nguồn điện gồm 6 ắc quy giống hệt nhau mắc thành 3 nhóm (mỗi nhóm có 2 nguồn mắc song song) nối tiếp.Biết mỗi ắc quy có điện trở trong r = 1. Điện trở trong của bộ nguồn là : Có hai điện trở bằng nhau mắc nối tiếp nhau rồi mắc nguồn điện thì công suất tiêu thụ của mỗi điện trở là 15W. Tính công suất tiêu thụ của mỗi điện trở khi chúng mắc song song với nhau rồi mắc vào nguồn điện ấy Ghép 3 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động 9V, điện trở trong 2thành bộ nguồn 18Vthì điện trong của bộ nguồn là Có 36 nguồn điện loại ( 3V-0,4) chia làm 3 dãy ( mỗi dãy có 12 nguồn mắc nối tiếp với nhau ) mắc song song với nhau: Trả lời các câu 19, 20 a) Tính suất điện động của bộ nguồn : b) Tính điện trở trong của bộ nguồn : Ghép 3 pin giống nhau nối tiếp mỗi pin có suất điện động 3V vàđiện trở trong 1.suất điện động và điện trở trong của bộ pin là Ghép song song một bộ 3 pin giống nhau loại 9V-1 thì thu được bộ nguồn có suất điện động và điện trở trong là Nếu ghép 3 pin giống nhau nối tiếp thu được bộ nguồn 7,5V và 3 thì khi mắc 3 pin đó song song thu được bộ nguồn Chủ đề 5: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ TOÀN MẠCH Một mạch điện gồm nguồn điện có suất điện động 3 V và điện trở trong 1 Ω. Biết điện trở ở mạch ngoài lớn gấp 2 điện trở trong. Dòng điện trong mạch chính là Cho mạch có 3 điện trở mắc nối tiếp lần lượt là 2 Ω, 3 Ω và 4Ω với nguồn điện 10 V, điện trở trong 1 Ω. Hiệu điện thế 2 đầu nguồn điện là Một bộ 3 đèn giống nhau có điện trở 3 Ω được mắc nối tiếp với nhau và nối với nguồn 1 Ω thì dòng điện trong mạch chính 1 A. Khi tháo một bóng khỏi mạch thì dòng điện trong mạch chính là Một bóng đèn ghi 6 V – 6 W được mắc vào một nguồn điện có điện trở 2 Ω thì sáng bình thường. Suất điện động của nguồn điện là Một nguồn điện 9 V, điện trở trong 1 Ω được nối với mạch ngoài có hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua nguồn là 1 A. Nếu 2 điện trở ở mạch ngoài mắc song song thì cường độ dòng điện qua nguồn là