Bài tập BDHSG Điện học(hay)

BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN HỌC
1: Cho mạch điện như hình vẽ: U
AB
= 132 V không đổi, các điện trở có giá trị bằng
nhau. Dùng một vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm A; C thì vôn kế chỉ 44V. Nếu
dùng vôn kế ấy đo hiệu điện thế giữa hai điểm A; D thì vôn kế chỉ bao nhiêu vôn?
2: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U
AB
= 10 V, R
1
= 2
Ω
, R
a
= 0
Ω
, R
v
vô cùng lớn,
R
MN
= 6
Ω
. Con chạy đặt ở vị trí nào thì ampe kế chỉ 1A. Lúc này vôn kế chỉ bao
nhiêu ?
3:Cho mạch điện như hình vẽ. A B
R
b
là biến trở, U
AB
= 10 V không đổi, R

A
= 0, khi K mở,
con chạy C ở M, điều chỉnh R
b
ở vị trí mà công suất R
b
tiêu thụ trên nó là lớn nhất. M C
Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện là R
x
.
Sau đó đóng K, di chuyển con chạy C thấy ampe kế
có số chỉ nhỏ nhất là 0,5A. Xác định R, R
x
. K
4.Cho mạch điện như hình vẽ.
Đèn Đ
1
là loại 12V - 6W. Đèn Đ
2
là loại 12V - 12W.
Công suất tiêu thụ trên đèn Đ
3
là 3W; R
1
= 9
Ω
.
Biết các đèn cùng sáng bình thường.
Xác định hiệu điện thế trên đèn Đ
3

,
điện trở R
2
và điện trở tương đương của mạch điện.
5: Trong hộp kín X có sáu dây điện trở như nhau, mỗi dây có điện trở R được mắc
thành mạch điện và nối ra ngoài bằng 4 đầu dây được đánh số: 1; 2; 3; 4. Biết rằng
R
12
= R
13
= R
14
= R
23
= R
24
= R
34
= 0,5R. Xác định cấu trúc đơn giản của mạch điện
trong hộp.
6: Cho mạch điện như hình vẽ:
Biết U
MN
= 12 V ; R
1
= 18
Ω
; R
2
= 9

Ω
R là biến trở có tổng điện trở của đoạn CE và CF là 36
Ω
. R
1
E R
2
Bỏ qua điện trở của Ampe kế và các dây nối .
Xác định vị trí con chạy C của biến trở để :
a)Ampe kế chỉ 1A. M N
b)Cường độ dòng điện chạy qua đoạn CE bằng R
cường độ dòng điện chạy qua đoạn CF của biến trở R?
7.Để thắp sáng một bóng đèn Đ (6V – 3W) giữa hai điểm có một hiệu điện thế được
duy trì là 10V, người ta mắc một trong hai sơ đồ mạch điện như hình bên ( H.1a;
H.1b). Trong đó điện trở của toàn biến trở là R = 10Ω.
a. Xác định điện trở của đoạn MC trong mỗi sơ đồ sao cho đèn sáng bình thường.
b. Tính hiệu suất của mạch điện trong mỗi trường hợp. Từ đó cho biết sơ đồ nào có
lợi hơn.

H.1a H.1b
N
Đ
1
Đ
2
Đ
3
R
1
R

2
M
A
U
MC
N
U
MC
N
Đ
1
Đ
2
Đ
3
Đ
4
Đ
5
8:
9: Cho mạch điện nh hình vẽ. U
AB
= 9V, R
0
= 6. Đèn
Đ thuộc loại 6V-6W, R
x
là biến trở. Bỏ qua điện trở
của Ampekế và dây nối.
a. Con chạy của biến trở ở vị trí ứng với R

x
= 2.
Tính số chỉ Ampekế. Độ sáng của đèn nh thế nào? Tìm
công suất tiêu thụ của đèn khi đó.
b. Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở về phía nào? Tính R
x
để thoả mãn điều kiện đó.
c. Khi đèn sáng bình thờng. Tính hiệu suất của mạch điện (coi điện năng làm sáng
đèn là có ích).
10: Cho mạch điện nh hình vẽ, U
MN
= 5V. Công suất tiêu thụ
trên các đèn: P
1
=P
4
=4W, P
2
=P
3
=3W, P
5
=1W. Bỏ qua điện trở
của dây nối. Tính điện trở các bóng đèn và cờng độ dòng điện
qua mỗi đèn.
11: Một bếp điện công suất P =1KW, đun lợng nớc có nhiệt độ
ban đầu là 20
0
C. Sau 5 phút thì nhiệt độ nớc lên đến 45
0

C. Ngay
sau đó bị mất điện trong 3 phút. Vì vậy nhiệt độ nớc giảm xuống, khi còn 40
0
C bếp lại
tiếp tục đun cho đến khi nớc sôi. Xác định:
a. Khối lợng nớc cần đun.
b. Thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun cho tới khi nớc sôi.
Biết nhiệt lợng nớc toả ra môi trờng tỷ lệ thuận với thời gian;cho C
n
=4200J/kgK.
12: Cho mạch điện nh hình vẽ. U
AB
= 9V, R
0
= 6. Đèn
Đ thuộc loại 6V-6W, R
x
là biến trở. Bỏ qua điện trở của
Ampekế và dây nối.
a. Con chạy của biến trở ở vị trí ứng với R
x
= 2.
Tính số chỉ Ampekế. Độ sáng của đèn nh thế nào? Tìm
công suất tiêu thụ của đèn khi đó.
b. Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở về phía nào? Tính R
x
để thoả mãn điều kiện đó.
c. Khi đèn sáng bình thờng. Tính hiệu suất của mạch điện (coi điện năng làm sáng
đèn là có ích).
13:Cho mch in nh hỡnh v. bin tr cú in tr ton phn

R
0
= 24

, búng ốn loi 12V-6W, hiu in th U = 30V. t x l
giỏ tr ca phn bin tr MC.
1/Gớa tr x phi bng bao nhiờu ốn sỏng bỡnh thng. Tỡm
cng dũng in qua phn bin tr MC.
2/ T trng hp ca cõu 1, nu dch chuyn con chy C v phớa
M thỡ sỏng ca ốn thay i nh th no.
3/ T trng hp ca cõu 1, nu dch chuyn con chy C v c 2
phớa(hoc phớa M, hoc phớa N) thỡ cng dũng in qua phn bin
tr MC thay i nh th no? Gii thớch.
Mt on mch gm 4 on dõy ng cht ni
tip nhau nh hỡnh v. Cỏc on dõy ng cú cựng chiu
di nhng tit din ln lt l 2mm
2
, 4mm
2
, 6mm
2
,
8mm
2
. t hiu in th 100V vo hai u on mch
AB. Tớnh hiu in th hai u mi on dõy.
A
B
1
2

3
4
Đ
A
B
A
R
0
R
X
M
N
Đ
A
B
A
R
0
R
X
M
N

R
0
U
C
14: Cho mạch điện như hình vẽ . cho biết hiệu điện thế U = 24V
các điện trở R
0

= 6
Ω
, R
1
= 18
Ω
, R
x
là gía trị tức thời của 1 biến trở
đủ lớn, dây nối có điện trở không đáng kể.
1/Tính R
x
sao cho công suất tiêu hao trên nó bằng 13.5W và tính
hiệu suất của mạch điện. Biết rằng tiêu hao năng lượng trên R
1
, R
X

là có ích, trên R
0
là vô ích.
2/Với gía trị nào của R
X
thì công suất tiêu thụ trên nó là cực đại?
Tính công suất cực đại này.
15:Một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở 25
o
C. Muốn đun
sôi lượng nước đó trong 20 phút thì ấm phải có công suất là bao nhiêu? Biết rằng
nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là C

1
=
880J/kg.K và 30% nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh.
HƯỚNG DẪN GIẢI
1 : Gọi điện trở của vôn kế là R
V
giá trị mỗi điện trở là r
khi mắc vôn kế vào A;C ta có: R
AC
=
Rvr
rRv
+
2
2
và U
AC
= U.
CBCB
AC
RR
R
+
 U.
V
rR
R
V
V
44

22
=
+
thay số và giải được R
V
= 2r
khi mắc vôn kế vào A; D thì R
AD
=
r
rR
rR
V
V
3
2
=
+
 U
AD
= U
DBAD
AD
RR
R
+
thay số và tính đúng U
AD
= 24
2: Vị trí D của con chạy và số chỉ vôn kế

Vì R
a
= 0 nên U
AC
= U
AD
= U
1
= R
1
I
1
= 2V
Gọi điện trở phần MN là x thì:
x
I
x
2
=
; I
DN
= I
1
+ I
X
=
x
2
1
+

U
DN
=
( )
x
x
−






−
6
2
1
; U
AB
= U
MD
+ U
DN
= 10
 x = 2, con chạy phải đặt ở vị trí chia MN thành 2 phần MD có giá trị 2
Ω
và
DN có giá trị 4
Ω
, lúc này vôn kế chỉ 8V( đo U

DN
)
 3: Khi K mở: P
Rb
= I
2
R
x
=
2
2
2
2
)(
.
)(
X
X
X
X
R
R
R
U
R
RR
U
+
=
+

Lập luận được P
Rb
lớn nhất khi R
X
=R
Khi K mở: cường độ dòng điện trong mạch chính: I =
MNX
RR
U
+
Vậy I nhỏ nhất khi R
NM
lớn nhất, có R
MN
=
R
RR
CNMC
.
Lập luận tìm
ra R
MN
lớn nhất khi R
MC
= R
CN
= 0,5R
R
0
R

1
C R
x
 R
MN
= 0,25R.
dựa vào giá trị nhỏ nhất của cường độ dòng điên, tìm được R = 16
Ω
 R
X
= 16
Ω
4: Vì các đèn sáng bình thường nên I
Đ1
= 0,5A; I
Đ2
= 1A
Vậy chiều dòng điện từ N tới M  I
Đ3
= I
Đ1
- I
Đ2
= 0,5A.
Tính được R
Đ3
= 12
Ω
.
Tính được U

NM
= 6V; U
AN
= U
AM
- U
NM
= 6V.
U
AB
= U
AM
+ U
MB
= 24V;  U
NB
= U
AB
- U
AN
= 18V
Có I
R1
=
)(
3
2
1
A
R

U
AN
=
từ đó tính được I
R2
=
A
6
1
và R
2
= 108
Ω
cường độ dòng điện trong mạch chính I = I
Đ1
+ I
R1
=
A
6
5
Tính được R
Đ
= 28,8
Ω
5: - Lập luận được mạch điện có tính đối xứng
- Vẽ được mạch điện đơn giản nhất là hình tứ diện đều
6: a) Đặt R
CE
= x ( 0< x < 36); R

CF
= 36 – x
Mạch tương đương:
R
1

E R
2
M
≡
C N
≡
F

x

R - x
Ta có:
2 1
2
1
18
18
I x R x
I Ix
Ix R
+ +
= ⇒ =
Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch là:
U = U

ME
+ U
EN
= I
x
.x +I
2
.R
2
= ( 1,5x + 9 ).I
x
=> I
x
=
12 8
1,5 9 6x x
=
+ +
Cường độ dòng điện qua đoạn CF :
I
R-x
=
12
36 x−
Theo giả thiết về cường độ dòng điện qua ampe kế A:
I
A
= I
x
+ I

R – x
=>
8 12
1
6 36x x
+ =
+ −
288 – 8x + 12x + 72 = 36x + 216 – x
2
– 6x
x
2
– 26x + 144 = 0
=> x
1
= 8; x
2
= 18
Như vậy có 2 vị trí của con chạy C ứng với tỉ số điện trở
8 2
28 7
CE
CF
R
R
= =
và bằng 1 để
ampe kế A chỉ 1A
b) Dòng qua các đoạn mạch CE và CF có độ lớn như nhau: I
x

= I
R – x
12 12
1,5 9 36x x
=
+ −
=> 1,5x + 9 = 36 – x
U
Vậy : x = 10,8
Ω
7


H.1a H.1b
a. Điện trở đoạn MC của biến trở.
Theo bài ra ta có: U
đ
= 6V
I
đ
= P
đ
/U
đ
= 3/6 = 0,5 (A)
Gọi điện trở R
MC
= x
Trong sơ đồ H.1a. Ta có x =
10 6

8( )
0,5
d
U U−
−
= = Ω
I

Trong sơ đồ H.1b. điện trở của đoạn NC là: R
NC
= 10 – x
Cường độ dòng điện qua đoạn NC:
6
10
d
NC
NC
U
I
R x
= =
−

Cường độ mạch chính I =I
MC
= I
đ
+ I
NC
=

1 6 22
2 10 20 2
x
x x
−
+ =
− −
(1)
Hiệu điện thế U
MC
= U – U
đ
= 10 – 6 = 4 (V)
Điện trở MC là:
x =
2
4(20 2 )
30 80 0
22
MC
MC
U
x
x x
I x
−
= => − + =
−
=> x = 3 và x ≈ 27 (loại)
Vậy điện trở đoạn MC bằng 3Ω

b. Hiệu suất của mạch điện
Trong sơ đồ hình H.1a
1
6
.100% .100% 60%
10
d d
tm
P U
H
P U
= = = =

Trong sơ đồ H.1b
2
.
d d
tm
P P
H
P I U
= =

Với x = 3 thay vào (1) ta có I ≈ 1,36 (A)
=>
2
3
.100% 22%
. 1,36.10
d d

tm
P P
H
P I U
= = = ≈

Ta thấy H
2
< H
1
, nghĩa là hiệu suất thắp sáng ở sơ đồ H.1a cao hơn.
8:- Gọi điện trở các đoạn giây có tiết diện S
1
, S
2
, S
3
, S
4
tương ứng là: R
1
, R
2
, R
3
, R
4
.
Ta có:
R

1
=
.8
4 4 4
4
4
2
1
R S R
R
S
= =

.8
4 4 4
2
2 4
4
2
R S R
R R
S
= = =
U
MC
N
U
MC
N