Giải SBT Vật lí 11 Chân trời bài 18: Nguồn điện

A. TRẮC NGHIỆM

Câu 18.1 (B): Hiệu điện thế giữa hai cực của một nguồn điện có độ lớn

A. luôn bằng suất điện động của nguồn điện khi không có dòng điện chạy qua nguồn

B. luôn lớn hơn suất điện động của nguồn điện khi không có dòng điện chạy qua nguồn

C. luôn nhỏ hơn suất điện động của nguồn điện khi không có dòng điện chạy qua nguồn.

D. luôn khác không.

Trả lời:

Đáp án đúng A

Hiệu điện thế giữa hai cực của một nguồn điện có độ lớn luôn bằng suất điện động của nguồn điện khi không có dòng điện chạy qua nguồn

Câu 18.2 (B): Hai pin ghép nối tiếp với nhau thành bộ thì

A. suất điện động của bộ pin luôn nhỏ hơn suất điện động mỗi pin

B. suất điện động của bộ pin luôn băng suất điện động của mỗi pin 

C. điện trở trong của bộ pin luôn nhỏ hơn điện trở trong của mỗi pin.

D. điện trở trong của bộ pin luôn lớn hơn điện trở trong của mỗi pin.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Hai pin ghép nối tiếp với nhau thành bộ thì điện trở trong của bộ pin luôn lớn hơn điện trở trong của mỗi pin.

Câu 18.3 (B): Hai pin giống nhau ghép song song với nhau thành bộ thi

A. suất điện động của bộ pin luôn nhỏ hơn suất điện động mỗi pin

B. suất điện động của bộ pin luôn lớn hơn suất điện động của mỗi pin.

C. điện trở trong của bộ pin luôn nhỏ hơn điện trở trong của mỗi pin.

D. điện trở trong của bộ pin luôn lớn hơn điện trở trong của mỗi pin.

Trả lời:

Đáp án đúng C

Hai pin giống nhau ghép song song với nhau thành bộ thi điện trở trong của bộ pin luôn nhỏ hơn điện trở trong của mỗi pin.

Câu 18.4 (B): Một pin sau một thời gian đem sử dụng thi

A. suất điện động và điện trở trong của pin đều tăng,

B. suất điện động và điện trở trong của pin đều giảm

C. suất điện động của pin tăng và điện trở trong của pin giảm.

D. suất điện động của pin giảm và điện trở trong của pin tăng.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Một pin sau một thời gian đem sử dụng thì suất điện động của pin giảm và điện trở trong của pin tăng

Câu 18.5 (H): Chọn phát biểu đúng.

Dòng điện chạy qua một bình acquy

A. luôn có chiếu đi vào cực âm của bình acquy.

B. luôn có chiều đi vào cực cương của bình acquy.

C. có chiều đi vào cực dương khi acquy đang phát dòng điện.

D. có chiều đi vào cực dương khi acquy đang được nạp điện.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Dòng điện chạy qua một bình acquy có chiều đi vào cực dương khi acquy đang được nạp điện

Câu 18.6 (VD): Mắc hai đầu một điện trở vào hai cực của một pin. Hiệu điện thế giữa hai cực của pin có độ lớn

A. càng lớn nếu dòng điện chạy qua nguồn càng lớn

B. càng lớn nếu dòng điện chạy qua nguồn càng nhỏ

C. không phụ thuộc vào dòng điện chạy qua nguồn

D. lớn hơn so với độ lớn hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Mắc hai đầu một điện trở vào hai cực của một pin. Hiệu điện thế giữa hai cực của pin có độ lớn lớn hơn so với độ lớn hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở

B. TỰ LUẬN

Bài 18.1 (H): Mắc hai đầu điện trở 3 $\Omega $ vào hai cực của một nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là $\varepsilon $=6,0 V và r=1 $\Omega $

a) Tính cường độ dòng điện trong mạch.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở

Trả lời:

I=$\frac{\varepsilon }{R+r}=\frac{6}{3+1}$=1,5A

U=RI=3.1,5=4,5 V

Bài 18.2 (H): Mắc hai đầu điện trở R, vào hai cực của một nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là $\varepsilon $ = 8,0 V và r=2 $\Omega $ thì dòng điện chạy qua điện trở có cường độ 1,6 A. 

a) Tính $R_{1}$

b) Mắc thêm vào mạch một điện trở $R_{2}$, song song với $R_{1}$, thì dòng điện chạy qua $R_{2}$ có cường độ $\frac{2}{3}$ A. Tỉnh $R_{2}$

Trả lời:

I=$\frac{\varepsilon }{R_{1}+r}=\frac{8}{R_{1}+2}$=1,6A

$R_{1}$=3$\Omega $

$R_{2}$ song song với $R_{1}$ 

$R_{1}I_{1}$=$R_{2}I_{2}$

$3I_{1}=\frac{2}{3}R_{2}$ => $I_{1}=\frac{2}{9}R_{2}$

Và I= $I_{1}+I_{2}=\frac{2R_{2}}{9}+\frac{2}{3}$

$=\frac{8}{2+\frac{3R_{2}}{R_{2}+3}}$ => $R_{2}=6\Omega $

Bài 18.3 (H): Hai nguồn điện giống hệt nhau. Khi mắc hai đầu điện trở 3,2 $\Omega $ vào hai cực một nguồn rồi sau đó mắc thêm nguồn còn lại theo cách cực dương của hai nguồn nối với nhau và cực âm hai nguồn nối với nhau thì thấy hiệu điện thế hai đầu điện trở tăng thêm 20% so với lúc đầu. Tinh điện trở trong của mỗi nguồn.

Trả lời:

Vì hai nguồn điện giống hệt nhau: 

$\varepsilon_{b} =\varepsilon $; $r_{b}=\frac{r}{2}$

Hiệu điện thế hai đầu điện trở tăng thêm 20%: $U_{2}=U_{1}+0,2U_{1}=1,2U_{1}$

$\left\{\begin{matrix}U_{1}=RI_{1}=\frac{R\varepsilon }{R+r} \\ U_{2}=RI_{2}=\frac{R\varepsilon }{R+\frac{r}{2}} \end{matrix}\right.$

$\frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{R+r}{R+\frac{r}{2}}$=1,2

Thay R=3,2 $\Omega $ => r=1,6 $\Omega $

Bài 18.4 (H): Hai nguồn điện giống hệt nhau được mắc thành bộ rồi nối hai cực của bộ nguồn với hai đầu của một điện trở thì kết quả là: cường độ dòng điện qua điện trở trong trường hợp hai nguồn mắc nối tiếp và hai nguồn mắc song đều bằng nhau. Tính hiệu suất của bộ nguồn trong hai trường hợp

Trả lời:

Trường hợp hai nguồn mắc nối tiếp: 

$I_{1}=\frac{\varepsilon _{nt}}{R+r_{nt}}=\frac{2\varepsilon }{R+2r}$(1)

Trường hợp hai nguồn mắc song song: 

$I_{2}=\frac{\varepsilon _{//}}{R+r_{//}}=\frac{2\varepsilon }{R+\frac{r}{2}}$(2)

Từ (1) và (2) cho $I_{1}=I_{2}$ ta được R=r

$H_{1}=\frac{r}{r+2r}=\frac{1}{3}$ và $H_{2}=\frac{r}{r+\frac{r}{2}}=\frac{2}{3}$

Bài 18.5 (VD): Cho mạch điện như Hình 18.1. Ampe kế A có điện trở không đáng kể

a) Tìm số chỉ ampe kế và chiều dòng điện qua nó.

b) Đổi vị trí điện trở 5 $\Omega $ và ampe kế A. Tìm số chỉ ampe kế và chiều dòng điện qua nó. 

Trả lời:

Vì điện trở Ampe kế bằng 0 nên $U_{MN}$ = 0. 

Dòng điện mạch chính: 

$I=\frac{\varepsilon }{R_{b}+r}=\frac{12}{\frac{5}{6}+\frac{4}{3}+2}$=2,88A

$\left\{\begin{matrix}U_{AM}=U_{AN}=2,88.\frac{5}{6}=2,4V \\ U_{AB}=2,88.(\frac{5}{6}+\frac{4}{3})=6,24V\end{matrix}\right.$

$U_{MB}$=6,24 – 2,4 = 3,84 V

Dòng điện qua điện trở 4 $\Omega $ có chiều từ M đến B với cường độ: 

$\frac{3,84}{4}$=0,96A

Dòng điện qua điện trở 5 $\Omega $ có chiều từ M đến B với cường độ: 

$\frac{2,4}{5}$=0,48A

Vậy dòng điện qua Ampe kế A có chiều từ N đến M với cường độ: 

0,96 – 0,48 =0,48A

Bài 18.6 (VD): Cho mạch điện như Hình 18.2. Biết ampe kế lí tưởng A chỉ 1,92A. 

a) Tỉnh điện trở trong r

b) Đảo cực của nguồn (6 V –2 $\Omega $). Tìm lại số chỉ ampe kế.

Trả lời:

$U_{AB}$=1,92.2,52=4,8384 V

Dòng điện $I_{1}$ qua nguồn 3V từ $ A\rightarrow B$: 

$I_{1}=\frac{4,8384-3}{1}$=1,8384 A

Dòng điện $I_{2}$ qua nguồn 6V từ $ B\rightarrow A$: 

$I_{2}=\frac{6-4,8384}{2}$=0,5808 A

Dòng điện $I_{4}$ qua nguồn 8V từ $ B\rightarrow A$: 

$I_{4}=\frac{8-4,8384}{4}$=0,7904 A

Dòng điện $I_{3}$ qua nguồn 12V từ $ B\rightarrow A$: 

$I_{3}+I_{2}+I_{4}=I_{1}+I_{A}$=> $I_{3}$=2,3872 A

$r=\frac{12-4,8384}{2,3872}=3\Omega $

$I_{b}=\frac{\varepsilon _{b}}{r_{b}+R}$

=$\frac{r_{b}(\frac{3}{1}+\frac{-6}{2}+\frac{12}{3}+\frac{8}{4})}{r_{b}+R}$

=0,96A

Bài 18.7 (VD): Có n nguồn điện không đổi giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động $\varepsilon $ được mắc theo cách cực âm của nguồn thứ 1 nối với cực dương của nguồn thứ 2, cực âm của nguồn thủ 2 nối với cực dương của nguồn thứ 3 cực âm của nguồn thứ n nối với cực dương của nguồn thứ 1.

Tìm hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn bất kì.

Đảo cực của một nguồn nào đó thì tỉ số hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn nảy lớn gấp 40 lần hiệu điện thế giữa hai cực của một nguồn còn lại bất kì. Tính n

Trả lời:

Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn bất kì:

$U=\varepsilon -rI=\varepsilon -r\frac{\varepsilon }{r}$=0

$U_{đảo cực}=\varepsilon +rI$

=$\varepsilon +r\frac{(n+2)\varepsilon }{nr}=\frac{2\varepsilon (n-1)}{n}$

$U_{còn lại}=\varepsilon -rI$

=$\varepsilon -r\frac{(n-2)\varepsilon }{nr}=\frac{2\varepsilon }{n}$

=> $\frac{U_{đảo cực}}{U_{còn lại}}=(n-1)$=40 => n=41

Bài 18.8 (VD): Cho mạch điện như Hình 18.3. Số chỉ ampe kế thay đổi như thế nào khi tăng dẫn biến trở $R_{x}$ từ giá trị 0.

Trả lời:

Ta có: $I_{1}=\frac{\varepsilon _{1}}{R+r_{1}}$

Chỉ ampe kế không phụ thuộc vào biến trở $R_{x}$

Bài 18.9 (VD): Trong việc thiết kế các mạch điện để có được các suất điện động thích hợp người ta thường tiến hành ghép các nguồn có sẵn thành các bộ nguồn có suất điện động cần thiết. Xét bốn pin giống nhau được mắc nối tiếp thành bộ nguồn, rồi mắc hai đầu một biến trở vào hai đầu bộ nguồn thành mạch kín. Điều chỉnh giá trị biến trở, đô thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu bộ nguồn U vào cường độ dòng điện I trong mạch như Hình 18.4. Tìm suất điện động và điện trở trong của mỗi pin 

Trả lời:

Gọi suất điện động và điện trở trong mỗi nguồn là $\varepsilon $ và r 

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn là 4$\varepsilon $ và 4r 

ÁP dụng định luật Ohm => U=4$\varepsilon $ - 4rI, ta có:

$\left\{\begin{matrix}4,2=4\varepsilon  -4r.0,5\\ 2,8=4\varepsilon  -4r.1,0\end{matrix}\right.$

$\varepsilon $=1,4 V và r=0,7$\Omega $

Bài 18.10 (VD): Người ta muốn tạo ra một điện trở R=3 $\Omega $ bằng cách dùng một dây dẫn đồng chất có đường kính tiết tiết diện 1,0 mm, điện trở suất $\rho =3.10^{-7}\Omega m$ có bọc lớp cách điện rất mỏng quấn thành một lớp gồm N vòng sát nhau quanh hình trụ bằng sứ có đường kính tiết diện 2,0 cm.

a) Tính số vòng N.

b) Có một số bóng đèn gồm hai loại: loại (6 V –3 W) và loại (3 V – 1 W) được mắc thành 5 dãy song song rồi mắc chúng nối tiếp với điện trở R=3$\Omega $ thành mạch điện. Đặt hai đầu mạch điện này vào một hiệu điện thế không đổi U= 12 V. Biết tất cả các đèn đều sáng bình thường. Hãy xác định số lượng mỗi loại đèn. Coi điện trở của các đèn không thay đổi và bỏ qua điện trở của các dãy nổi

Trả lời:

$R=\rho \frac{4l}{\pi d^{2}}$

=$\rho \frac{4N\pi D}{\pi d^{2}}=\rho \frac{4ND}{d^{2}}$

$N=\frac{Rd^{2}}{4\rho D}$

=$\frac{3.(1,0.10^{-3})^{2}}{4.3.10^{-7}.2,0.10^{-2}}$=125 vòng

Ta có: I=$\frac{12-6}{3}$=2A

Gọi m là số dãy mắc đèn 6V và n là số dãy mắc đèn 3V

I=m$I_{1}$+n$I_{2}$=2=> m=2; n=3

Cần 2 bóng 6V và 6 bóng 3V

Bài 18.11 (VD): Một mạch chiết áp trong đó các giá trị suất điện động của pin và các điện trở được cho như Hình 18.5. Bỏ qua điện trở trong của các pin và của các dây nổi. Đoạn AB là một dây thép đồng chất, tiết diện đều, chiều dài AB= 48 cm và có điện trở 3 $\Omega $. G là một điện kế lí tưởng. Hãy tìm khoảng cách AC để kim điện kế chỉ số 0.

Trả lời:

Vì điện kế G chỉ số 0 nên không có dòng điện chạy qua MC

$U_{MC}=0 => U_{AM}=U_{AC}$

Dòng điện qua AB do nguồn 3V là: $I_{1}=\frac{3}{12+3}=0,2A$

Dòng điện qua điện trở 0,5 $\Omega $ do nguồn 3V là:

$I_{2}=\frac{2}{1,5+0,5}$=1A

=>$U_{AM}=U_{AC}$=2-1,5.1=0,5 V =>$R_{AC}=\frac{0,5}{0,2}=2,5\Omega $

$\frac{R_{AC}}{R_{AB}}=\frac{AC}{AB}$=>AC=40 cm