Tài liệu bồi dưỡng HSG vật lí THCS

Chủ đề 1: Các bài tập về định luật ôm
pHầN I: DòNG ĐIệN KHÔNG ĐổI
a. tóm tắt lí thuyết
1. Định luật ôm:
;
U U
I R U IR
R I
= = =
2. Định luật Ôm với các loại đoạn mạch.
Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song
U
2
U
1
R
2
R
1
-
+
A B
C
Hình 1
+ R
1
và R
2
có một đểm chung.
I
1

= I
2
= I (1)
U
1
+ U
2
= U (2)

1 1
2 2
1 2
(3)
(4)
U R
U R
R R R
=
= +
3. Nhứng điểm cần lu ý
+ Đoạn nối tiếp (R
1
nt R
2
)
1
1
1 2
1
1

1 2
(5)
(6)
R
U U
R R
R
U U
R R
=
+
=
+
- Chia U thành U
1
và U
2
tỉ lệ thuận với R
1
và R
2
:
1 1
2 2
U R
U R
=
- Nếu R
2
= 0 thì: U

2
= 0; U
1
= U
=> Hai điểm C, B có U
CB
= 0;
C B
- Nếu
2
R =
(rất lớn): U
1
= 0; U
2
= U
_
+
U
R
2
R
1
I
2
I
1
A
B
Hình 2

+ R
1
và R
2
có hai đểm chung.
U
1
= U
2
= U (1b)
I
1
+ I
2
= I (2b)

1 2
2 1
1 2
1 2 1 2
(3 )
.
1 1 1
(4 )
I R
b
I R
R R
R b
R R R R R

=
= + =
+
+ Đoạn song song (R
1
// R
2
)
2
1
1 2
1
2
1 2
(5 )
R
I I b
R R
R
I I
R R
=
+
=
+
- Chia I thành I
1
và I
2
tỉ lệ nghích với R

1
và
R
2
:
1 2
2 1
I R
I R
=
- Nếu R
2
= 0 thì: I
1
= 0; I
1
= I
=> Hai điểm A, B có U
AB
= 0;
A B
- Nếu
2
R =
(rất lớn): I
2
= 0; I
1
= I
4. Các đoạn mạch thờng gặp:

a) Chỉ có mắc nội tiếp.
b) Chỉ có mắc song song.
c) Hỗn tạp tờng minh
d) Hỗn tạp không tờng minh.
e) Mạch đối xứng.
g) Mạch tuần hoàn.
5. Chú ý:
a) Các điểm nối với nhau bằng cách dây nối(hoặc ampekế) có điện trở không đáng kể đợc coi là
trùng nhau khi vẽ lại mạch điện.
b) Vôn kế có điện trở vô cùng lớn có thể " tháo ra" khi tính toán.
c) Trong các bài toán nếu không có ghi chú gì đặc biệt, ngời ta thờng coi là:
0; .
A V
R R

6. Phơng pháp chung giải các bài tập phần điện học.
a) Bớc 1: Tóm tắt, phân tích mach điện và vẽ lại hình vẽ (nếu cần)
b) Bớc 2: Phân tích bài toán để tìm hớng giải, các công thức vận dụng, biến đổi công thức.
c) Bớc 3: Căn cứ vào bớc hai ta tiến hành trình bày lời giải.
d) Bớc 4: Tiến hành thử lại kết quả, nhận xét nếu có.
b.BàI TậP PHầN ĐIệN HọC
bài 1: Cho mạch điện nh hình vẽ( hình 3)
Nếu đặt vào AB một hiệu điện thế 50 V thì thu đợc hiệu điện thế EF là 30 V
1: Cho mạch điện nh hình vẽ: U
AB
= 132 V không đổi, các điện trở có giá trị bông
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 nh hình vẽ. Biết U
AB

= 10 V, R
1
= 2

, R
a
= 0

, R
v
vô cùng lớn, R
MN
= 6

. Con chạy đặt ở vị trí nào thì ampe kế chỉ 1A. Lúc này vôn kế chỉ bao nhiêu ?
3:Cho mạch điện nh 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. MC
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 nh 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

.
Biết các đèn cùng sáng bình thờng.
Xác định hiệu điện thế trên đèn Đ
3
,
điện trở R
2
và điện trở tơng đơng của mạch điện.

5: Trong hộp kín X có sáu dây điện trở nh nhau, mỗi dây có điện trở R đợc mắc
thành mạch điện và nối ra ngoài bông 4 đầu dây đợc đánh số: 1; 2; 3; 4. Biết rông
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 nh hình vẽ:
Biết U
MN
= 12 V ; R
1
= 18

; R
2
= 9

R là biến trở có tổng điện trở của đoạn CE và CF là 36

.
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) Cờng độ dòng điện chạy qua đoạn CE bóng R
cờng độ dòng điện chạy qua đoạn CF của biến trở R?
N
Đ
1
Đ
2
Đ
3
R
1
R
2
M
A
Đ
1
Đ
2
Đ
3
Đ
4
Đ
5
C
7. Để thắp sáng một bóng đèn Đ (6V 3W) giữa hai điểm có một hiệu điện thế đợc duy trì là

10V, ngời ta mắc một trong hai sơ đồ mạch điện nh hình bên ( H.1a; H.1b). Trong đó điện trở
của toàn biến trở là R = 10.
a. Xác định điện trở của đoạn MC trong mỗi sơ đồ sao cho đèn sáng bình thờng.
b. Tính hiệu suất của mạch điện trong mỗi trờng hợp. Từ đó cho biết sơ đồ nào có lợi hơ
H.1a H.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 trị ứng với R
x
= 2.
Tính số chỉ Ampekế. Độ sáng của đèn nh thế nào?
Tìm công suất tiêu thụ của đèn khi đã.
b. Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở về phía
nào?. Tính R
x
đó thoả mãn điều kiện đã.
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 cất nhiệt
độ ban đầu là 20
0
C. Sau 5 phút thì nhiệt độ nớc lên đến 45
0
C.
Ngay sau đã 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 để 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/kg.độ .
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. Đé sáng của đèn nh thế nào?
U
MC
N
U
MC
N
Một đoạn mạch gồm 4 đoạn dây đồng chất nối tiếp
nhau nh hình vẽ. Các đoạn dây đồng có cùng chiều dài nhng
tiết diện lần lợt là 2mm
2
, 4mm
2
, 6mm
2
, 8mm
2
. Đặt hiệu điện
thế 100V vào hai đầu đoạn mạch AB. Tính hiệu điện thế hai
đầu mỗi đoạn dây.
A
B

1
2
3
4
Đ
A
B
A
R
0
R
X
M
N
Đ
A
B
A
R
0
R
X
b) Tìm công suất tiêu thụ của đèn khi đã.
c) Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở vị trí nào?
Tính R
x
đó thoả mãn điều kiện đã.
c. Khi đèn sáng bình thờng. Tính hiệu suất của mạch điện (coi điện năng làm sáng đèn là có
ích).
13:Cho mạch điện nh hình vẽ. biến trở có điện trở toàn phần

R
0
= 24

, bóng đèn Đ loại 12V-6W, hiệu điện thế U = 30V. Đặt x là
giá trị của phần biến trở MC.
1/Gía trị x phải bông bao nhiêu để đèn sáng bình thờng. Tìm
cờng độ dòng điện qua phần biến trở MC.
2/ Từ trờng hợp của câu 1, nếu dịch chuyển con chạy C về phía
M thì độ sáng của đèn thay đổi nh thế nào.
3/ Từ trờng hợp của câu 1, nếu dịch chuyển con chạy C về cả 2
phía(hoặc phía M, hoặc phía N) thì cờng độ dòng điện qua phần biến
trở MC thay đổi nh thế nào? Giải thích.
14:Cho mạch điện nh hình vẽ . cho biết hiệu điện thế U = 24V
các điện trở R
0
= 6

, R
1
= 18

, 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 lợng 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 bông nhôm có khối lợng 0,5kg chứa 2kg nớc ở 25
o
C .Muốn đun sôi lợng nớc
đó trong 20 phút thì ấm phải có công suất là bao nhiêu? Biết rằng nhiệt dung riêng của nớc là C
= 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là C
1
= 880J/kg.K và 30% nhiệt lợng toả ra môi trờng
xung quanh.
Bài 16: Trong cầu chì của một mạch điện, dây chì đờng kính d
1
=0.3mm bị nóng chảy và đứt khi
có dòng điện I
1
=1,8A đi qua, còn dây chì đờng kính d
2
=0.6mm bị nóng chảy và đứt khi có dòng
điện I
2
=5 A đi qua. Hỏi dòng điện trong mạch là bao nhiêu sẽ làm đứt cầu chì có hai loại dây

chì trên mắc song song? Cho rằng các đoạn dây chì có cùng điện trở suất và chiều dà
Bài 17: Mạch điện AB gồm ba điện trở R
1
= 10 mắc nối tiếp với (R
2
= 30 song song với R
3
=
60

). Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U.
a) Tính theo U cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở
b) Tìm U để các điện trở không bị h ( công suất tiêu thụ của mỗi điện trở không vợt quá 1,2W)
Bài 18: Một bóng đèn trên có ghi 6V-3W. Một biến trở có điện trở lớn nhất là RAB=30ohm, C
là vị trí con chạy của biến trở, C có thể di chuyển từ A đến B. Đèn và biến trở đợc mắc vào một
nguồn hiệu điện thế U=9V. Gọi điện trở của đoạn AC trên biến trở là x. Tìm các cách mắc đèn
và biến trở vào nguồn điện để đèn sáng bình thờng. Tìm x trong mỗi cách mắc và hiệu suất của
nguồn trong mỗi cách mắc
Bài 19: Mạch điện gồm nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U, vôn kế có điện trở Rv, Ampe
kế có điện trở Ra và điện trở thuần R đợc mắc lần lợt nh sau:
1. (R//Rv)ntRA, Ampe kế chỉ 10mA, vôn kế chỉ 2V
2. (R//RA)ntRv, Ampe kế chỉ 2.5mA
a) Lập biểu thức tính chỉ số của vôn kế trong trờng hợp 1 theo U, RA, R.
b) Tìm giá trị điện trở thuần R
M
N
Đ
R
0
U

C
R
0
R
1
C R
x
Bài 20:Một nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi. Một điện trở thuần có giá trị R0 đã biết,
một điện trở thuần có giá trị R cha biết, một ampe kế có điện trở Ra cha biết. Các dây nối có
điện trở không đáng kể. Hãy nêu phơng án đo R dựa trên các thiết bị, dụng cụ nêu trên.Chú ý:
không đợc mắc trực tiếp ampe kế vào 2 cực của nguồn điện vì sẽ làm hỏng ampe kế.
Bài 21: 2 bóng đèn dây tóc có cùng HĐT định mức U, có công suất định mức lần lợt là P1=18
W và P2=36 W.
a) Tìm tỉ số điện trở của 2 bóng đèn R2/R1.
b) Mắc 2 đèn nối tiếp nhau vào nguồn HĐT U bằng với HĐT định mức của mỗi đèn. Tính công
suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn lúc đó.
c) Dây tóc của 2 bóng đèn làm bằng 1 chất liệu. Đờng kính tiết diện và độ dài của dây tóc đèn I
là d1 và l1, của dây tóc đèn II là d2 và l2. Cho rằng khi đèn sáng đúng định mức, công suất
nhiệt do đèn tỏa ra môi trờng tỉ lệ thuận với diện tích xung quanh của dây tóc đèn. Tìm các tỉ số
d2/d1 và l2/l1.
Bài 22 : Ngời ta dẫn điện đến 20 phòng học để thắp sáng 4 bóng đèn loại 220V-60W mỗi
phòng bằng dây dẫn bằng đồng có điện trở suất 1,7.10^-8 có chiều dài tổng cộng là 200 m tiết
diện 5 mm
2
từ trạm phát điện có hiệu điện thế là 220V
a) Công suất hao phí trên đờng dây truyền tải .
b)Công suất truyền đi của trạm và công suất thực tế trên đèn.
c) nếu ngời ta muốn sử dụng 95% công suất đèn thì tiết diện của dây phải là bao nhiêu ?
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 đợc 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
= 2, con chạy phải đặt ở vị trí chia MN thành 2 phần MD có giá trị 2

và
DN có giá trị 4

, 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 đợc P
Rb
lớn nhất khi R
X
=R