Giải SBT Vật lí 11 Kết nối mới Bài tập cuối chương IV

IV.1. Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong thời gian 2s là $6,25.10^{18}$. Khi đó dòng điện qua dây dẫn có cường độ là

A. 1 A.

B. 2 A.

C. 1,25 A.

D. 0,5 A.

Trả lời:

Đáp án đúng: D

Cường độ dòng điện qua dây dẫn là: 

$I=\frac{ne}{t}=\frac{6,25.10^{18}.1,6.10^{-19}}{2}=0,5$ (A).

IV.2. Số electron đi qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 s là $1,25.10^{19}$. Biết rằng dòng điện không đổi, điện lượng đi qua tiết diện đó trong 15 giây là

A. 10 C.

B. 20 C.

C. 30 C.

D. 40 C.

Trả lời:

Đáp án đúng: C

Cường độ dòng điện qua dây dẫn là: $I=\frac{ne}{t}=\frac{1,25.10^{19}.1,6.10^{-19}}{1}=2$ (J)

Điện lượng đi qua tiết diện đó trong 15s là:

$q=It=2.15=30$ (C) 

IV.3. Cường độ dòng điện chạy qua tiết diện thẳng của dây dẫn là 1,5 A. Trong khoảng thời gian 3 s thì điện lượng chuyển qua tiết diện dây là

A. 0,5 C.

B. 2,0 C.

C. 4,5 C.

D. 5,4 C.

Trả lời:

Đáp án đúng: C

Điện lượng chuyển qua tiết diện dây là: $q=It=1,5.3=4,5$ (C)

IV.4. Cho một dòng điện không đổi chạy qua một dây dẫn, trong 10 s, điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn là 2 C. Sau 60 s điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là

A. 6 C.

B. 12 C.

C. 60 C.

D. 20 C.

Trả lời:

Đáp án đúng: B

Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là

$q=\frac{q_{1}}{t_{1}}.t=\frac{2}{10}.60=12$ (C)

IV.5. Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R = 5 Ω là 0,5 A. Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là

A. 2,5 V.

B. 25 V.

C. 0,5 V.

D. 10 V.

Trả lời:

Đáp án đúng: A

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là: $U=IR=0,5.5=2,5$ (V)

IV.6. Đặt một hiệu điện thế U = 12 V vào hai đầu một điện trở, cường độ dòng điện chạy qua điện trở là 2 A. Nếu tăng hiệu điện thế lên hai lần thì cường độ dòng điện có giá trị

A. 4 A.

B. 2 A.

C. 1,2 A.

D. 0,24 A.

Trả lời:

Đáp án đúng: A

Khi tăng hiệu điện thế lên 2 lần ta có: $R=\frac{U}{I}=\frac{2U}{I’}=\frac{12}{2}=\frac{2.12}{I’} \Rightarrow I’=4$ (A)

IV.7. Đặt vào hai đầu một điện trở R một hiệu điện thế U = 12 V, cường độ dòng điện chạy qua điện trở là 1,5 A. Nếu giữ nguyên hiệu điện thế nhưng muốn cường độ dòng điện chạy qua điện trở là giảm đi 0,5 A thì ta phải tăng giá trị điện trở thêm một lượng là

A. 5,0 Ω.

B. 4,5 Ω.

C. 4,0 Ω.

D. 5,5 Ω.

Trả lời:

Đáp án đúng: C

Điện trở R có giá trị là: $R=\frac{U}{I}=\frac{12}{1,5}=8$ (Ω)

Khi cường độ điện trường giảm 0,5A thì giá trị điện trở là: $R’=\frac{12}{1}=12$ (Ω)

$\Rightarrow$ để cường độ dòng điện chạy qua điện trở là giảm đi 0,5 A thì ta phải tăng giá trị điện trở thêm 4 Ω

IV.8. Khi đặt hiệu điện thế U = 8 V vào hai đầu một dây dẫn thì dòng điện chạy qua dây có cường độ I = 0,2 A. Nếu tăng hiệu điện thế thêm 4 V thì dòng điện chạy qua dây dẫn khi đó có cường độ là

A. 0,2 A.

B. 0,3 A.

C. 0,4 A.

D. 0,8 A.

Trả lời:

Đáp án đúng: B

Điện trở có giá trị là: $R=\frac{U}{I}=\frac{8}{0,2}=40$ (Ω)

Khi tăng hiệu điện thế thêm 4 V thì dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là:

$I’=\frac{8+4}{40}=0,3$ (A).

IV.9. Công của lực lạ làm di chuyển điện tích 4 C từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện là 24 J. Suất điện động của nguồn là

A. 0,16 V.

B. 6 V.

C. 96 V.

D. 0,6 V.

Trả lời:

Đáp án đúng: B

Suất điện động của nguồn là

$\xi=\frac{A}{q}=\frac{24}{4}=6$ (V)

IV.10. Suất điện động của một nguồn điện là 1,5 V, lực lạ làm di chuyển điện tích thực hiện một công 6 mJ. Lượng điện tích dịch chuyển khi đó là

A. 15.10$^{-3}$ C. 

B. 4.10$^{-3}$ C.

C. 0,5.10$^{-3}$ C. 

D. 1,5.10$^{-3}$ C.

Trả lời:

Đáp án đúng: B

Lượng điện tích dịch chuyển khi đó là

$q=\frac{A}{\xi}=\frac{6.10^{-3}}{1,5}=4.10^{-3}$ (C)

IV.11. Một nguồn điện có suất điện động 24 V. Để chuyển một điện lượng 10 C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là

A. 100 J.

B. 2,4 J.

B. 24 J.

D. 240 J.

Trả lời:

Đáp án đúng: D

Công của lực lạ là: $A=\xi q=24.10=240$ (A)

IV.12. Một nguồn điện có suất điện động không đổi, để chuyển một điện lượng 5 C thì lực lạ phải sinh một công là 20 mJ. Để chuyển một điện lượng 10 C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là

A. 10 mJ.

B. 15 mJ.

C. 20 mJ.

D. 40 mJ.

Trả lời:

Đáp án đúng: D

Suất điện động của nguồn là: $\xi=\frac{A}{q}=\frac{20.10^{-3}}{5}=4.10^{-3}$ (V)

Để chuyển một điện lượng 10 C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là

$A’=\xi . q’=4.10^{-3}.10=40.10^{-3} (J)= 40 (mJ)$

IV.13. Một acquy có ghi thông số 12 V – 20 Ah. Thông số này cho biết

A. điện lượng cực đại của acquy là 7 200 C.

B. điện trở trong của acquy là 0,16 Ω.

C. dòng điện lớn nhất mà acquy có thể cung cấp là 20 A. 

D. năng lượng dự trữ của acquy là 12.10$^{6}$ J.

Trả lời:

Đáp án đúng: A

Một acquy có ghi thông số 12 V – 20 Ah. Thông số này cho biết điện lượng cực đại của acquy là 20.60.60 = 72 000 C.

IV.14. Công suất điện cho biết

A. khả năng thực hiện công của dòng điện.

B. năng lượng của dòng điện.

C. lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian. 

D. mức độ mạnh – yếu của dòng điện.

Trả lời:

Đáp án đúng: C

Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

IV.15. Trên các thiết bị điện gia dụng thường có ghi 220 V và số oát (W). Số oát này có ý nghĩa gì?

A. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với những hiệu điện thế nhỏ hơn 220 V. 

B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V.

C. Công mà dòng điện thực hiện trong một phút khi dụng cụ này được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V. 

D. Điện năng mà dụng cụ tiêu thụ trong một giờ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V.

Trả lời:

Đáp án đúng: B

Trên các thiết bị điện gia dụng thường có ghi 220 V và số oát (W). Số oát này là công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V.

Công suất này được gọi là công suất định mức.

IV.16. Công suất định mức của các dụng cụ điện là

A. công suất lớn nhất mà dụng cụ đó có thể đạt được.

B. công suất tối thiểu mà dụng cụ đó có thể đạt được.

C. công suất đạt được khi nó hoạt động bình thường. 

D. công suất trung bình của dụng cụ đó.

Trả lời:

Đáp án đúng: C 

Công suất định mức của các dụng cụ điện là công suất đạt được khi nó hoạt động bình thường.

IV.17. Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của electron trong một dây đồng tiết diện thẳng 1 mm$^{2}$ có dòng điện 1 A chạy qua. Cho biết khối lượng riêng của đồng ρ = 9.10$^{3}$ kg/m$^{3}$ và mỗi nguyên tử đồng cho một electron tự do.

Trả lời:

Từ khối lượng riêng ta suy ra được số mol trong 1 m3 đồng là nguyên tử lượng của đồng. Số electron tự do trong 1 m3 đồng là: 

$n = \frac{\rho}{A}N_{A} = 8,4.10^{28}$ electron. 

Tốc độ của electron tự do là: $v = \frac{I}{Sne} = 7,4.10^{- 5}$ m/s

IV.18. Bạc có khối lượng riêng 10,5 g/cm$^{3}$ và mỗi nguyên tử cho một electron tự do. Dây bạc hình trụ có đường kính bằng bao nhiêu nếu dòng điện chạy trong dây bạc có cường độ I = 1 A, tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron tự do là 3,4.10$^{-5}$ m/s.

Trả lời:

Số electron trong 1m3 bạc là: $n = \frac{\rho}{A}N_{A}=\frac{10500}{108.10^{-3}}.6,02.10^{23} = 5,85.10^{28}$ electron. 

Ta có: $I=Snev= \frac{\pi d^{2}nev}{4} \Rightarrow d = \sqrt{\frac{4l}{\pi nev}}=0,135.10^{-2}$ m.

IV.19. Cho mạch điện như Hình IV.1. Biết giá trị các điện trở: $R_{1} = 4\Omega, R_{2} = 6\Omega, R_{3} = 12\Omega$. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch $U_{AD} = 6 V$. Giả sử điện trở của dây nối và của ampe kế không đáng kể. Tính số chỉ của ampe kế khi:

a) K1 ngắt, K2 đóng.Ω

b) K1 đóng, K2 ngắt.

c) K1, K2 đều ngắt.

d) K1, K2 đều đóng.

Trả lời:

a) Khi khoá $K_{1}$ ngắt, $K_{2}$ đóng ta có:

$R_{2}, R_{3}$ bị nối tắt, mạch chỉ còn $R_{1}$ . Số chỉ ampe kế A và $A_{2}$ là 

$I_{A} =I_{A_{2}} = \frac{U_{AD}}{R_{1}} = \frac{6}{4} =1,5A$.

b) $K_{1}$ đóng, $K_{2}$ ngắt ta có: $R_{1} , R_{2}$ bị nối tắt, mạch chỉ còn $R_{3}$ Số chỉ ampe kế A và $A_{2}$ là:

$I_{A} =I_{A_{2}} = \frac{U_{AD}}{R_{3}} = \frac{6}{12} =0,5A$.

c) $R_{1} nt R_{2} nt R_{3}$

$\Rightarrow R_{AD} = R_{1}+R_{2}+ R_{3}=4+6+12=22\Omega$

Ampe kế A chỉ $\frac{6}{22} \approx 0,2A $ampe kế $A_{1}$ chỉ 0; ampe kế $A_{2}$ chỉ 0.

d) Ta có $R_{1} //R_{2} //R_{3}$ 

$\frac{1}{R_{AD}}=\frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}+\frac{1}{R_{3}}\Rightarrow R_{AD}=2\Omega$

Ampe kế A chỉ 3 A; ampe kế $A_{1}$ chỉ 1,5 A, ampe kế $A_{2}$ chỉ 2,5A.

IV.20. Một dây điện trở có thể làm 500 mL nước tăng nhiệt độ thêm 60° trong 5 phút khi hoạt động ở hiệu điện thế 220 V. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/kg.K

a) Tính công suất toả nhiệt của điện trở. 

b) Cường độ dòng điện qua điện trở là bao nhiêu?

Trả lời:

Nhiệt lượng nước thu được:

$Q=mc.\Delta t = 0,5.4,18.10^{3} .60=125 400 J$

a) Nhiệt lượng trên chính là điện năng chuyển hoá thành, như vậy điện năng tiêu thụ trên điện trở có giá trị A = 125 400J 

$\Rightarrow$ Công suất tiêu thụ trên điện trở: $P = \frac{A}{t} = 418W$

b) Cường độ dòng điện: $I= \frac{P}{U} = 1,9A$.

IV.21. Hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp thì điện trở tương đương lớn gấp 6,25 lần điện trở tương đương khi mắc song song. Tính tỉ số hai điện trở $\frac{R_{1}}{R_{2}}$

Trả lời:

Theo đầu bài ta có: $R_{1}+R_{2} =6,25.\frac{R_{1}R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$.

$\Leftrightarrow (R_{1}+R_{2})^{2}=6,25.R_{1}R_{2}\Leftrightarrow R_{1}^{2}-4,25R_{1}R_{2}+R_{2}^{2}=0$

Chia hai vế cho $R_{2}$ ta được:

$(\frac{R_{1}}{R_{2}})^{2}-4,25\frac{R_{1}}{R_{2}}+1=0$

Đặt $x = \frac{R_{1}}{R_{2}}$ ta có: $x^{2} - 4,25x + 1 = 0$ 

Giải phương trình ta thu được $x_{1} = 4, x_{2} = \frac{1}{4}$

$\Leftrightarrow\frac{R_{1}}{R_{2}}=4; \frac{R_{1}}{R_{2}}=\frac{1}{4}$

IV.22. Cho một nguồn điện có suất điện động $\xi$ và điện trở trong r. Nguồn điện được mắc với một điện trở R tạo thành mạch kín. Vẽ đồ thị phụ thuộc của hiệu suất nguồn điện vào cường độ dòng điện.

Trả lời:

Hiệu suất của nguồn điện là:

$H=\frac{P_{ci}}{P_{tp}}=\frac{RI^{2}}{\xi I}\Rightarrow H=1-\frac{r}{\xi}I$

Hình trên là đồ thị phụ thuộc của hiệu suất nguồn điện vào cường độ dòng điện chạy trong mạch.

IV.23. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 Ω được mắc nối tiếp với điện trở R = 4,8 Ω tạo thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 V. Tính suất điện động của nguồn và cường độ dòng điện chạy trong mạch.

Trả lời:

Theo đầu bài ta có: $U_{AB} =\xi -Ir=12 V$

Mà $I = \frac{\xi}{R + r}\Rightarrow 12 = \xi(1 - \frac{r}{R + r}) = \xi(1-\frac{1}{49})\Rightarrow \xi=12,25 V$. 

Cường độ dòng điện trong mạch $I= \frac{12, 25}{4,9} = 2,5A$

IV.24. Mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động $\xi$ = 24V điện trở trong r = 0,5Ω và hai điện trở $R_{1} = 10\Omega, R_{2} = 50 Ω$ mắc nối tiếp. Một vôn kế mắc song song với điện trở R2, chỉ giá trị 16 V. Tìm điện trở của vôn kế.

Trả lời:

Điện trở mạch ngoài: $R = \frac{R_{2}R_{V}}{R_{2} + R_{V}} + R_{1}$

Điện trở toàn mạch bằng: $R + r = \frac{R_{2}R_{V}}{R_{2} + R_{V}} + R_{1}+r$

Cường độ dòng điện trong mạch $I = \frac{E}{R + r}$

Số chỉ vôn kế $U_{V} = I.\frac{R_{2}R_{V}}{R_{2}+R_{V}}$

Ta có: $16 = \frac{\xi}{\frac{R_{2}R_{V}}{R_{2} + R_{V}} + R_{1}+r}.\frac{R_{2}R_{V}}{R_{2}+R_{V}}$

$\Rightarrow R_{V} = 13,3 \Omega$.

IV.25. Hai điện trở $R_{1} = 2\Omega, R_{2} = 6 Ω$ mắc vào nguồn điện có suất điện động $\xi$ và điện trở trong r. Khi $R_{1}, R_{2}$ mắc nối tiếp, cường độ dòng điện trong mạch chính I = 0,5A .Khi $R_{1}, R_{2}$ mắc song song, cường độ dòng điện trong mạch chính I' = 1,8A. Tìm giá trị của suất điện động $\xi$ và điện trở trong r.

Trả lời:

– Khi R1 mắc nối tiếp với R2, điện trở toàn mạch là:

$R = R_{1} + R_{2} + r = 8 + r$

$\Rightarrow I=\frac{\xi}{R}= \frac{\xi}{8+r} \Rightarrow 0,5 = \frac{\xi}{8+r}$       (1)

- Khi $R_{1} //R_{2}$, điện trở toàn mạch là:

$R' = \frac{R_{1}R_{2}}{R_{1} + R_{2}} + r = \frac{12}{8} + r = 1,5 + r$

$\Rightarrow I' = \frac{\xi}{R'} = \frac{\xi}{1,5+r} \Rightarrow 1,8= \frac{\xi}{1,5+r}$            (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra: $r = 1\Omega ; \xi= 4,5V$

IV.26. Hai điện trở $R_{1} = 20\Omega$ và điện trở $R_{2}$ chưa biết giá trị được mắc nối tiếp với nhau và mắc vào hiệu điện điện thế U = 220V thì điện trở $R_{2}$ tiêu thụ một công suất là $P_{2} = 600W$. Tính giá trị điện trở $R_{2}$ biết rằng dòng điện chạy qua điện trở $R_{2}$ có giá trị không lớn hơn 5 A.

Trả lời:

Gọi I là dòng điện chạy qua đoạn mạch, ta có: 

$P=P_{1} + P_{2}$

$Ul =R_{1}I^{2} +R_{2}I^{2}$

Ta có: 

$R_{1}I^{2} -UI+600=0 \Leftrightarrow 20I^{2} -220I+ 600 = 0$

$\Rightarrow I= 5 A$ hoặc $I=6A$

Vì $R_{1}$ mắc nối tiếp với $R_{2}$ nên: $I_{1}=I_{2}=I$

Mà I2 ≤ 5 A $\Rightarrow I_{2} =5 A \Rightarrow R_{2} =\frac{P_{2}}{I^{2}_{2}}=\frac{600}{5^{2}} = 24\Omega$.

IV.27. Từ một nguồn điện có hiệu điện thế U, điện năng được truyền qua dây dẫn tới nơi tiêu thụ. Biết điện trở dây dẫn là $R = 5\Omega$ công suất của nguồn điện là P = 62 kW. Tìm độ giảm thế trên dây, công suất hao phí và hiệu suất tải điện nếu:

a) U = 6200V.

b) U = 620V.

Trả lời:

a) Nguồn điện có hiệu điện thế U = 6200 V

Cường độ dòng điện $I=\frac{P}{U}=\frac{62000}{6200}=10A$

Độ giảm thế $\Delta U=IR=10.5= 50V$ 

Công suất hao phí là: $\Delta P =UI= 50.10=500W$

Hiệu suất tải điện là: $H=1-\frac{\Delta P}{P}=1-\frac{500}{62000}\approx 99,2$%

b) Nguồn điện có hiệu điện thế U = 620 V

Cường độ dòng điện $I=\frac{P}{U}=\frac{62000}{620}=100A$

Độ giảm thế $\Delta U=IR=100.5= 500V$ 

Công suất hao phí là: $\Delta P =UI= 500.100=50000W$

Hiệu suất tải điện là: $H=1-\frac{\Delta P}{P}=1-\frac{50000}{62000}\approx 19,35$%

IV.28. Người ta dùng một ấm nhôm có khối lượng $m_{1} = 0,4 kg$ để đun một lượng nước $m_{2} = 2 kg$ thì sau 20 phút nước sẽ sôi. Bếp điện có hiệu suất H = 60% và được dùng ở mạng điện có hiệu điện thế U = 220 V. Nhiệt độ ban đầu của nước là $t_{1}$ = 20° C, nhiệt dung riêng của nhôm là $c_{1}$ = 920 J/kg.K, của nước là $c_{2}$ = 4 200 J/kg.K. Tìm nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước và cường độ dòng điện chạy qua bếp điện.

Trả lời:

Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước để đun sôi lượng nước đã cho là: 

$Q = (c_{1}m_{1} + c_{2}m_{2})(t_{2} - t_{1}) = 701 440$ (J).

Do hiệu suất của bếp nhỏ hơn 100% nên nhiệt lượng do bếp toả ra là:

$Q_{bếp} = \frac{Q}{H} =1 169 066,7$ (J).

Mà $Q_{bếp} = UIt \Rightarrow I=\frac{Q_{bếp}}{Ut} = 4,4$ A.