Giải Vở Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 6: Bài tập vận dụng định luật Ôm 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: a) Điện trở tương đương của đoạn mạch là:  b) Điện trở R2 là: Vì đoạn mạch gồm hai điện trở ghép nối tiếp nên ta có: Rtđ = R1 + R2 → R2 = Rtđ – R1 = 12 – 5 = 7 Ω Áp dụng cho câu b. Trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm. I = I1 = I2 = 0,5 A → hiệu điện thế giữa hai đầu R1 là: U1 = I1.R1 = 0,5.5 = 2,5 V Mà UAB = U1 + U2 = 6V → U2 = 6 – 2,5 = 3,5 V → R2 = U2/I2 = 3,5 / 0,5 = 7 Ω. Mạch gồm R1 mắc song song với R2 ( R1 // R2) a) Tính UAB: vì R1 song song R2 nên U1 = U2 = UAB vậy hiệu điện thế U của đoạn mạch được tính như sau: UAB = U2 = U1 = R1.I1 = 10.1,2 = 12 V. b) Điện trở R2 là: Cường độ dòng điện chạy qua R2 là I2 = I – I1 = 1,8 – 1,2 = 0,6 A. → Điện trở R2: R2 = U2 / I2 = 12/0,6 = 20 Ω Áp dụng cho câu b. Theo câu a, ta tìm được UAB = 12 V → Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Rtđ = UAB / I = 12/1,8 = 20/3 Ω Mặt khác ta có: Mạch gồm hai đoạn mạch con AM (chỉ gồm R1) ghép nối tiếp với MB ( gồm R2 // với R1). a) Điện trở của đoạn mạch AB là: b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở Cường độ dòng điện qua điện trở R1 chính là cường độ dòng điện qua mạch chính: I1 = I = UAB/Rtđ = 12/30 = 0,4 A Hiệu điện thế giữa hai đầu dây điện trở R1 là: U1 = R1.I1 = 15.0,4 = 6 V. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây điện trở R2 và R3 là: U2 = U3 = UMB = UAB – UAM = 12 – 6 = 6V Vì R2 = R3 nên cường độ dòng điện qua R2 và R3 là: I2 = I3 = U3/R3 = 6/30 = 0,2 A Vì R1 ghép nối tiếp với đoạn mạch RAM nên ta có:
(vì MB chứa R2 // R3 nên UMB = U2 = U3). Mà U1 + UMB = UAB → U1 = UMB = U2 = U3 = UAB/2 = 12/2 = 6 V → Cường độ dòng điện qua các điện trở là: I1 = U1/R1 = 6/15 = 0,4 A; I2 = U2/R2 = 6/30 = 0,2 A I3 = U3/R3 = 6/30 = 0,2 A (hoặc I3 = I1 – I2 = 0,4 – 0,2 = 0,2 A). I – BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP a) Khi R1 mắc nối tiếp R2 thì Rtđ = R1 + R2 = 20 + 20 = 40 Ω So với mỗi điện trở thành phần thì Rtđ lớn hơn. b) Khi R1 mắc song song với R2 thì: So với mỗi điện trở thành phần thì R’tđ nhỏ hơn. c) a) Có hai cách mắc như sau: + Cách 1: R1 nối tiếp R2 + Cách 2: R1 song song R2. Vẽ sơ đồ hai cách mắc vào hình 6.1
b) Tính điện trở R1 và R2. R1 mắc nối tiếp với R2 nên: R1 + R2 = Rtđ1 = 15 Ω (1) R1 mắc song song với R2 nên: Rtđ2 = R1.R2/(R1 + R2) = 10/3 Ω (2) Lấy (1) nhân với (2) theo vế suy ra R1R2 = 50 Ω → R2 = R1/3 (3) Từ (1) và (3) suy ra R12 – 15R1 + 50 = 0 Giải phương trình bậc hai ta được: R1 = 5 Ω, R2 = 10 Ω hoặc R1 = 10 Ω, R2 = 5 Ω. Tóm tắt: U1 = U2 = 6V; Iđm1 = Iđm2 = 0,5 A; U = 6 V; R1 nối tiếp R2 I1 = ?, I2 = ?, hai đèn sáng như thế nào? Lời giải: Điện trở của mỗi đèn là: R1 = R2 = U2/Iđm2 = 6/0,5 = 12 Ω Khi 2 đèn mắc nối tiếp thì: Rtd = R1 + R2 = 12 + 12 = 24 Ω Cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I1 = I2 = U/Rtd = 6/24 = 0,25 A < Iđm = 0,5 A Hai đèn sáng yếu hơn mức bình thường vì cường độ dòng điện chạy qua đèn nhỏ hơn giá trị định mức. a) Có 4 cách mắc mạch điện (hình 6.2) b) Điện trở tương đương của mỗi cách mắc: Mạch 1: Rtđ = 3R = 3.30 = 90 Ω Mạch 2: Rtđ = R + R/2 = 30 + 30/2 = 45 Ω Mạch 3: Rtđ = 2R.R/3.R = (2/3)R = 20 Ω Mạch 4: Rtđ = R/3 = 30/3 = 10 Ω II- BÀI TẬP BỔ SUNG
Lời giải: 1 – b 2 – d 3 – c II- BÀI TẬP BỔ SUNG Lời giải: Điện trở của mỗi đoạn mạch là R/3: mắc 3 điện trở song song với nhau. Điện trở của mỗi đoạn mạch là 3R: mắc 3 điện trở nối tiếp nhau. Điện trở của mỗi đoạn mạch là 1,5R : mắc (R//R) nt R Điện trở của mỗi đoạn mạch là (2/3)R : mắc (R nt R) // R Sơ đồ các cách mắc được vẽ trên hình 6.3. Với giải sách bài tập Vật lí lớp 9 Bài 6: Bài tập vận dụng định luật Ôm chi tiết được Giáo viên nhiều năm kinh nghiệm biên soạn bám sát nội dung sách bài tập Vật lí 9 giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Vật lí 9 Bài 6. Mời các bạn đón xem:
Câu 1 trang 16 SBT Vật Lí 9 Hai điện trở R1 = R2 = 20Ω được mắc vào hai điểm A, B. a) Tính điện trở tương đương Rtđcủa đoạn mạch AB khi R1mắc nối tiếp với R2. Rtđlớn hơn hay nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần? b) Nếu mắc R1song song với R2thì điện trở tương đường R'tđcủa đoạn mạch khi đó là bao nhiêu? R'tđ lớn hơn hay nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần? c) Tính tỷ số Lời giải: a) Rtđ của đoạn mạch AB khi R1mắc nối tiếp với R2 là: Rtđ = R1 + R2 = 20 + 20 = 40Ω. Vậy Rtđ lớn hơn, mỗi điện trở thành phần. b) Khi R1 mắc song song với R2 thì: Vậy R'tđ nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần. c) Tỉ số giữa Rtđ và R'tđ là: Câu 2 trang 16 SBT Vật Lí 9 Hai điện trở R1 và R2 được mắc theo hai cách vào hai điểm M, N trong sơ đồ hình 6.1 SBT, trong đó hiệu điện thế U = 6V. Trong cách mắc thứ nhất, ampe kế chỉ 0,4A. Trong cách mắc thứ hai, ampe kế chỉ 1,8A a) Đó là hai cách mắc nào? Vẽ sơ đồ từng cách mắc. b) Tính điện trở R1và R2 Lời giải: a) Trong cách mắc 1, điện trở tương đương là: Trong cách mắc 2, điện trở tương đương là: Ta nhận thấy Rtđ1 > Rtđ2 nên cách mắc 1 là cách mắc gồm hai điện trở ghép nối tiếp, cách 2 gồm hai điện trở ghép song song Sơ đồ cách mắc 1: Hình 6.1a Sơ đồ cách mắc 2: Hình 6.1b b) Ta có: R1 mắc nối tiếp với R2 nên: R1 + R2 = Rtđ1 = 15 Ω (1) R1 mắc song song với R2 nên: Lấy (1) nhân với (2) theo vế suy ra R1R2 = 50 Ω → Từ (1) và (3) suy ra R12 -15R1 + 50 = 0 Giải phương trình bậc hai ta được: R1 = 5 Ω, R2 = 10 Ω hoặc R1 = 10 Ω, R2 = 5 Ω Câu 3 trang 16 SBT Vật Lí 9 Hai bóng đèn giống nhau sáng bình thường khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là 6V và dòng điện chạy qua mỗi đèn khi có cường độ là 0,5A (cường độ dòng điện định mức) Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 6V. Tính cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó. Hai đèn có sáng bình thường không? Vì sao? Cho rằng điện trở của mỗi bóng đèn trong trường hợp này có giá trị như khi sáng bình thường. Tóm tắt: U1 = U2 = 6V; Iđm1 = Iđm2 = 0,5A; U = 6V; R1 nối tiếp R2; I1 = ?, I2 = ?, hai đèn sáng như thế nào? Lời giải: Điện trở của mỗi đèn là: R1 = R2 = U2 /Iđm2 = 6/0,5 = 12 Ω Khi 2 đèn mắc nối tiếp thì: Rtd = R1 + R2 = 12 + 12 = 24 Ω Cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I1 = I2 = U/Rtd = 6/24 = 0,25A < Iđm = 0,5A Hai đèn sáng yếu hơn mức bình thường vì cường độ dòng điện chạy qua đèn nhỏ hơn giá trị định mức. Câu 4 trang 16 SBT Vật Lí 9 Hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức 110V; cường độ dòng điện định mức của bóng đèn thứ nhất là 0,91A, của bóng đèn thứ hai là 0,36A. Có thể mắc nối tiếp hai bóng đèn trong trường hợp này vào hiệu điện thế 220V được không? Vì sao? Tóm tắt: Uđm1 = Uđm2 = 110V; Iđm1 = 0,91A; Iđm2 = 0,36A Mắc nối tiếp hai đèn vào U = 220 V có được không? Vì sao? Lời giải: Điện trở của đèn 1 là: R1 = Uđm1 /Iđm1 = 110/0,91 = 121Ω Điện trở của đèn 2 là: R2 = Uđm2 /Iđm2 = 110/0,36 = 306Ω Điện trở tương đương của mạch là: Rtđ = R1 + R2 = 121 + 306 = 427Ω Cường độ dòng điện thực tế chạy qua hai bóng đèn là: I1 = I2 = I = U/Rtđ = 220/427 = 0,52A. So sánh với cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn ta thấy đèn 1 có thể không sáng lên được, còn đèn 2 thì có thể sẽ cháy nên không mắc nối tiếp hai bóng đèn này được. Câu 5 trang 16 SBT Vật Lí 9 Ba điện trở cùng giá trị R = 30Ω. a) Có mấy cách mắc cả ba điện trở này thành một mạch điện ? Vẽ sơ đồ các cách mắc đó. b) Tính điện trở tương đương của mỗi mạch trên Lời giải: a) Có 4 cách mắc sau: b) Điện trở tương đương của mỗi mạch là: Mạch 1: Rtđ = 3R = 3×30 = 90Ω. Mạch 2: Rtđ = R + R/2 = 30 + 30/2 = 45Ω. Mạch 3: Rtđ = (2R.R)/(2R+R) = 2R/3 = 2.30/3 = 20Ω. Mạch 4: Rtđ = R/3 = 30/3 = 10Ω. Câu 6 trang 17 SBT Vật Lí 9 Cho mạch điện AB có sơ đồ như hình 6.2 trong đó điện trở R1 = 3r ; R2 = r; R3 = 6r. Điện trở tương đương của đoạn mạch này có giá trị nào dưới đây? A. 0,75r B. 3r C. 2,1r D. 10r Tóm tắt: R1 = 3r; R2 = r; R3 = 6r; Rtđ = ? Lời giải: Chọn C Do điện trở R2 nối tiếp với điện trở R3 nên ta có: R23 = R2 + R3 = r + 6r = 7r Điện trở tương đương của đoạn mạch này là: Câu 7 trang 17 SBT Vật Lí 9 Các điện trở R là như nhau trong các đoạn mạch có sơ đồ trong hình 6.3 dưới đây. Hỏi điện trở tương đương của đoạn mạch nào là nhỏ nhất? Lời giải: Chọn D Cách mắc A: Rtđ = R + R + R =3R Cách mắc B: Cách mắc C: Cách mắc D: Vậy cách mắc D có điện trở tương đương nhỏ nhất. Câu 8 trang 17 SBT Vật Lí 9 Điện trở tương đương của đoạn mạch AB có sơ đồ như trên hình 6.4 là RAB = 10Ω, trong đó các điện trở R1 = 7Ω ; R2 = 12Ω. Hỏi điện trở R_x có giá trị nào dưới đây? A. 9Ω B. 5Ω C. 4Ω D. 15Ω Lời giải: Chọn C Điện trở tương đương của đoạn mạch: RAB = R1 + R2x ⇒ R2x = RAB – R1 = 10 - 7= 3Ω Do R2 mắc song song với Rx nên ta có: Câu 9 trang 17 SBT Vật Lí 9 Điện trở R1 = 6Ω ; R2 = 9Ω; R3 = 15Ω chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất tương ứng là I1 = 5A ; I2 = 2A và I3 = 3A. Hỏi có thể đặt một hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu vào hai đầu đoạn mạch gồm ba điện trở này nối tiếp với nhau? A. 45V B. 60V C. 93V D. 150V Lời giải: Chọn B Do ba điện trở này mắc nối tiếp nên ta có I = I1 = I2 = I3 = 2A Điều kiện cường độ lớn nhất được phép qua đoạn mạch này là: Imax = I2 = 2A (lấy giá trị nhỏ nhất, nếu lấy giá trị khác lớn hơn thì điện trở bị hỏng). Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 6 + 9 + 15 = 30Ω Hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch là: Umax = Imax.Rtđ = 2.30 = 60V Câu 10 trang 18 SBT Vật Lí 9 Khi mắc nối tiếp hai điện trở R1 và R2 vào hiệu điện thế 1,2V thì dòng điện chạy qua chúng có cường độ I = 0,12A a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp này b) Nếu mắc song song hai điện trở nói trên vào một hiệu điện thế thì dòng điện chạy qua điện trở R1có cường độ I1 gấp 1,5 lần cường độ I2 của dòng điện chạy qua điện trở R2. Hãy tính điện trở R1 và R2 Tóm tắt: a) R1 nối tiếp R2; U = 1,2 V; I = 0,12 A; Rtđ= ? b) R1 song song R2: I1= 1,5I2, R1 = ?; R2 = ? Lời giải: a) R1 nối tiếp R2 nên điện trở tương đương của đoạn mạch: b) Vì R1 mắc song song R2 nên: U1 = U2 ⇔ I1.R1 = I1.R2 Mà I1 = 1,5I2 → 1,5I2.R1 = I2.R2 → 1,5R1 = R2 Thay R2 = 1,5R1 vào (1) ta được: R1 + 1,5R1 = 10 ⇒ 2,5R1 = 10 ⇒ R1 = 4Ω ⇒ R2 = 1,5.4 = 6Ω Câu 11 trang 18 SBT Vật Lí 9 Cho ba điện trở là R1 = 6Ω ; R2 = 12Ω và R3 = 18Ω. Dùng ba điện trở này mắc thành đoạn mạch song song có hai mạch rẽ, trong đó có một mạch rẽ gồm hai điện trở mắc nối tiếp. a) Vẽ sơ đồ của các đoạn mạch theo yêu cầu đã nêu trên đây b) Tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch này Tóm tắt: R1 = 6Ω ; R2 = 12Ω và R3 = 18Ω. a) Vẽ sơ đồ b) Rtđ= ? trong mỗi sơ đồ. Lời giải: a) Vẽ sơ đồ: +) (R1 nt R2) //R3 +) (R3 nt R2) //R1: +) (R1 nt R3) // R2: b) Điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch: +) (R1 nt R2) //R3: R12 = R1 + R2 = 6 + 12 = 18Ω +) (R3 nt R2) // R1: R23 = R2 + R3 = 12 + 18 = 30Ω +) (R1 nt R3) //R2: R13 = R1 + R3 = 6 + 18 = 24Ω Câu 12 trang 18 SBT Vật Lí 9 Cho mạch điện có sơ đồ như hình 6.5, trong đó điện trở R1 = 9Ω; R2 = 15Ω; R3 = 10Ω ; dòng điện đi qua R3 có cường độ là I3 = 0,3A a) Tính các cường độ dòng điện I1, I2tương ứng đi qua các điện trở R1và R2 b) Tính hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch AB Tóm tắt: R1 = 9Ω ; R2 = 15Ω ; R3 = 10Ω; I3 = 0,3A a) I1= ?; I2= ? b) U = ? Lời giải: a) Hiệu điện thế giữa hai đầu R3: U3= I3.R3= 0,3.10 = 3V. ⇒ U23 = U2 = U3 = 3V (vì R2 // R3). Cường độ dòng điện qua R2: I2 = U2/R2 = 3/15 = 0,2A. Cường độ dòng điện qua R1: I = I1 = I2 + I3 = 0,3 + 0,2 = 0,5A (vì R1 nằm ở nhánh chính, R2 và R3 nằm ở hai nhánh rẽ) b) Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB là: UAB= U1+ U23 Trong đó U1 = I1.R1 = 0,5.9 = 4,5V → UAB = 4,5 + 3 = 7,5V. Câu 13 trang 18 SBT Vật Lí 9 Hãy chứng minh rằng điện trở tương đương Rtđ của một đoạn mạch song song chẳng hạn gồm 3 điện trở R1, R2, R3 mắc song song với nhau, thì nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần (Rtđ < R1 ; Rtđ < R2 ; Rtđ < R3) Lời giải:
Câu 14 trang 18 SBT Vật Lí 9 Cho mạch điện có sơ đồ như hình 6.6, trong đó các điện trở R1 = 14Ω ; R2 = 8Ω ; R3 = 24Ω ; dòng điện đi qua R1 có cường độ là I1 = 0,4A a) Tính các cường độ dòng điện trên I2, I3tương ứng đi qua các điện trở R2 và R3 b) Tính các hiệu điện thế UAC; UCBvà UAB Tóm tắt: R1 = 14Ω; R2 = 8Ω; R3 = 24Ω; I1 = 0,4A a) I2= ?; I3= ? b) UAC= ?; UCB= ?; UAB = ? Lời giải: a) R2 mắc song song với R3 nên U23 = U2 = U3 ↔ I2.R2 = I3.R3 ↔ I2.8 = I3.24 ↔ I2 = 3I3 (1) Do R1 nt R23 nên I = I1 = I23 = 0,4A = I2 + I3 (2) Từ (1) và (2) → I3 = 0,1A; I2 = 0,3A b) UAC = U1 = I1.R1 = 0,4.14 = 5,6V UCB = U23 = U2 = I2.R2 = 0,3.8 = 2,4V UAB = UAC + UCB = 5,6 + 2,4 = 8V (vì hai đoạn mạch AC và CB nối tiếp nhau) |
