Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ

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 10: Ghép các nguồn điện thành bộ 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 55 SGK: Hãy viết biểu thức liên hệ giữa suất điện động E với cường độ dòng điện I và các điện trở r, R, R1 của mạch điện kín (hình 10.1SGK)

Trả lời:

Áp dụng định luật ôn cho toàn mạch:

C2 trang 55 SGK: Hãy viết hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế UAB, cường độ dòng điện I và điện trở R1 đối với đoạn mạch hình 10.2b SGK

Trả lời:

Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch chứa điện trở thuần :UAB = I.R1

C3 trang 56 SGK: Hãy viết hệ thức tính UBA đối với đoạn mạch hình 10.2a và tính hiệu điện thế này khi cho biết E = 6V; I = 0,5A; r = 0,3ω; và R = 5,7ω

Trả lời:

Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch:

→ UBA = I.(r + R) – E

Vận dụng với: E = 6V; I = 0,5A; r = 0,3ω và R = 5,7ω

Ta có: UBA = 0,5.(0,3 + 5,7) – 6 = -3V

Bài 1 (trang 58 SGK Vật Lý 11) Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều như thế nào?

Lời giải:

Dòng điện này có chiều đi ra từ cực dương và đi vào cực âm của nguồn.

Bài 2 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Trình bày các mối quan hệ đối với đoạn mạch chứa nguồn điện

Lời giải:

Xét một đoạn mạch chứa nguồn điện như hình 10.2a.

Trong đó dòng điện có chiều từ B đến A;

RAB là điện trở toàn phần trên đoạn mạch AB.

Các mối quan hệ giữa cường độ dòng điện I, hiệu điện thế UAB, suất điện động E:

hay UAB = E – I.(r + R)

Bài 3 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Trình bày cách ghép các nguồn điện thành bộ nguồn nối tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trường hợp hãy viết công thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nó.

Lời giải:

-Bộ nguồn nối tiếp gồm các nguồn ( ℰ 1;r1), ( ℰ 2;r2)…… ( ℰ n;rn) ghép nối tiếp băng cách ghép cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau tạo thành một dãy liên tiếp.

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn :

ℰ b= ℰ 1+ ℰ 2+…..+ ℰ n

Rb=r1+r2+ … +rn

Trường hợp bộ nguồn gồm n nguồn giống nhau có cùng suất điện động ℰ và điện trở trong r ghép nối tiếp thì : ℰ b=n. ℰ và rb=n.r

-Bộ nguồn song song là bộ nguồn n nguồn giống nhau, trong đó cực dương của các nguồn được nối với một điểm A và cực âm của các nguồn được nối vào cùng một điểm B

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn : ℰ b= ℰ và rb=r/n

Bài 4 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Một ắc quy có suất điện động và điện trở trong là ℰ =6V và r=0,6Ω .Sủa dụng ắc quy này để thắp sáng bóng đèn có ghi 6V-3W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch (hình 10.8) và hiệu điện thế giữa hai cực của ắc quy khi đó

Lời giải:

Điện trở của bóng đèn:

Cường độ dòng điện chạy trong mạch:

Xét đoạn mạch AB chứa nguồn (E, r) ta có:

→ Hiệu điện thế giữa hai cực của Ắc quy:

Đáp án: a) I = 0,48A ; U = 5,712V

Bài 5 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Hai nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là E1 = 4,5V, r1 = 3ω; E2 = 3V; r2 = 2ω. Mắc hai nguồn điện thành mạch điện kín như sơ đồ hình 10.6. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế UAB

Lời giải:

Giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình vẽ.

Khi đó cả hai nguồn đều là nguồn phát (có chiều dòng điện đi ra từ cực dương)

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta được:

→ dòng điện có chiều đúng với chiều giả sử.

Xét đoạn mạch AB chứa nguồn (E1, r1) ta có:

→ Hiệu điện thế: UAB = E1 – I.r1 = 44,5 – 1,5.3 = 0V

Đáp án: I = 1,5A; UAB = 0V

Bài 6 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Trong mạch điện có sơ đồ như hình 10.7, hai pin có cùng suất điện động E = 1,5V và điện trở trong r = 1ω. Hai bóng đèn giống nhau có cùng số ghi trên đèn là 3V – 0,75W. Cho rằng điện trở của các đèn không thay đổi theo nhiệt độ.

a) Các đèn có sáng bình thường không ? Vì sao?

b) Tính hiệu suất của bộ nguồn.

c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin.

d) Nếu tháo bớt một đèn thì đèn còn lại có công suất tiêu thụ điện năng là bao nhiêu?

Lời giải:

Điện trở của mỗi bóng đèn:

Vì mạch ngoài chứa 2 đền giống nhau mắc song song nên điện trở tương đương mạch ngoài là: RN = R/2 = 12/2 = 6ω

Cường độ dòng điện qua mạch chính:

(vì có 2 nguồn (E, r) ghép nối tiếp nên Eb – 2E, rb = 2r)

a) Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi đèn: Uđ = I.RN = 0,375.6 = 2,25V

Nhận xét: Uđ < Uđm = 3V nên hai đèn sáng mờ hơn bình thường.

b) Hiệu suất của bộ nguồn:

c) Vì hai nguồn giống nhau ghép nối tiếp nên hiệu điện thế giữa hai cực mỗi pin:

d) Nếu tháo bỏ một bóng đèn mạch ngoài chỉ còn 1 đèn nên điện trở mạch ngoài lúc này là: R’N = 12ω

Hiệu điện thế ở hai đầu đèn lúc này:

U’đ = I. R’N = 0,214.12 = 2,568V

Nhận xét: U’đ > Uđ (2,568V > 2,25V) nên đèn còn lại sẽ sáng mạnh hơn lúc trước.

Đáp án: a) đèn sáng yếu hơn bình thường; b) H =75%

c) U1pin = 1,125V ; d) sáng mạnh hơn lúc trước.