Lý thuyết Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện (Cánh diều 2024) hay, chi tiết

Lý thuyết Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện (Cánh diều 2024) hay, chi tiết | Vật Lí 11

Admin Vietjack Ngày: 10-01-2024 Lớp 11

2 K

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 3: Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện sách Cánh diều hay, chi tiết cùng với bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 11.

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 3: Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện

A. Lý thuyết Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện

I. Nguồn điện

1. Suất điện động của nguồn điện

Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, được đo bằng thương số giữa công A do nguồn điện thực hiện làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích đó.

$E = \frac{A}{q}$

Đơn vị của suất điện động là vôn, kí hiệu là V

2. So sánh suất điện động và hiệu điện thế

- Suất điện động là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng công của nguồn điện dịch chuyển một điện tích đơn vị theo một vòng kín của mạch điện.

- Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường tạo ra bởi nguồn điện và được đo bằng công làm một đơn vị điện tích dịch chuyển từ điểm A đến điểm B.

Như vậy, khi mạch ngoài hở thì suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó.

3. Điện trở trong và hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện

Lý thuyết Vật Lí 11 Cánh diều Bài 3: Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện

Mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động E và điện trở trong r.

$E = U_{R} + U_{r}$ hay $U_{R} = E - U_{r} = I R$

- Do nguồn điện có điện trở trong r nên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn luôn nhỏ hơn suất điện động của nó khi mạch điện kín. Lượng $U_{r} = E - U_{R}$ được gọi là độ giảm thế trong.

II. Năng lượng điện và công suất điện

1. Năng lượng điện

Năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển các điện tích: A = qU = UIt

2. Công suất điện

Công suất tiêu thụ năng lượng điện của đoạn mạch là năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, được tính bằng

$P = \frac{A}{t} = U I$

Đơn vị công suất là oát, kí hiệu là W.

3. Công và công suất của nguồn điện

Công của nguồn điện:

$A_{n} = E q = E I t$

Công suất của nguồn điện:

$P_{n} = \frac{A_{n}}{t} = E I$

B. Trắc nghiệm Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện

Câu 1. Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 4V thì dòng điện qua bóng đèn có cường độ là 600mA. Công suất tiêu thụ của bóng đèn này là

A.24 W.

B.2,4 W.

C.2400 W.

D.0,24 W.

Hướng dẫn giải

Công suất tiêu thụ $P = U I = {4.600.10}^{- 3} = 2, 4 W$

Đáp án đúng là B

Câu 2. Trên một bàn là điện có ghi thông số $220 V - 1000 W.$ Điện trở của bàn là điện này là

A. $220 Ω$ .

B. $48, 4 Ω$ .

C. $1000 Ω$ .

D. $4,54Ω$ .

Hướng dẫn giải

Điện trở $R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{220^{2}}{1000} = 48, 4 Ω$

Đáp án đúng là B

Câu 3. Một bếp điện hoạt động liên tục trong 4 giờ ở hiệu điện thế 220V. Khi đó, số chỉ của công tơ điện tăng thêm 3 số. Công suất tiêu thụ của bếp điện và cường độ dòng điện chạy qua bếp trong thời gian trên là bao nhiêu?

A. $P = 750 k W$ và $I = 341 A$ .

B. $P = 750 W$ và $I = 3, 41 A$ .

C. $P = 750 J$ và $I = 3, 41 A$ .

D. $P = 750 W$ và $I = 3, 14 A$ .

Hướng dẫn giải

Công suất tiêu thụ $P = \frac{A}{t} = \frac{3 k W h}{4 h} = 0, 75 k W$

Cường độ dòng điện $I = \frac{P}{U} = \frac{750}{220} = 3, 41 A$

Đáp án đúng là B

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

A. 0,16V.

B. 6V.

C. 96V.

D. 0,6V.

Hướng dẫn giải

Suất điện động $E = \frac{A}{q} = \frac{24}{4} = 6 V$

Đáp án đúng là B

Câu 5. Một acquy có ghi thông số 12 V – 20 Ah. Thông số này cho biết

A. điện lượng cực đại của acquy là 7200 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 ${12.10}^{6} J$ .

Hướng dẫn giải

20 Ah có nghĩa là acquy cấp dòng điện 20 A trong vòng 1 giờ.

Điện lượng cực đại của acquy q = It = 20.3600 = 72000 C.

Điện trở trong acquy $R = \frac{U}{I} = \frac{12}{20} = 0, 6 Ω$

Năng lượng dự trữ $W = U I t = 12.20.3600 = 864000 J$

Đáp án đúng là C

Câu 6. Hai vật dẫn được nối với cùng một hiệu điện thế. Vật A có điện trở gấp đôi điện trở vật B. Tỉ số công suất tiêu thụ điện của vật A và của vật B là

A. 2.

B. 1/2.

C 1/4.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Ta có $P_{A} = \frac{U^{2}}{R_{A}}$ và $P_{B} = \frac{U^{2}}{R_{B}}$ ; do $R_{A} = 2 R_{B}$ nên $\frac{P_{A}}{P_{B}} = \frac{\frac{U^{2}}{R_{A}}}{\frac{U^{2}}{R_{B}}} = \frac{1}{2}$

Đáp án đúng là B

Câu 7. Mắc hai đầu biến trở vào hai cực của một bình acquy. Điều chỉnh biến trở và đo công suất toả nhiệt P trên biến trở thì thấy kết quả là P có cùng giá trị tương ứng với hai giá trị của biến trở là $2 Ω$ và $8Ω$ . Điện trở trong của acquy bằng

A. $2 Ω$ .

B. $4Ω$ .

C. $6 Ω$ .

D. $8Ω$ .

Hướng dẫn giải

Công suất toả nhiệt trên biến trở:

$P = R I^{2} = R {(\frac{E}{R + r})}^{2} \Rightarrow R^{2} - (\frac{E^{2}}{P} - 2 r) R + r^{2} = 0 (1) .$ Với mỗi giá trị P xác định thì (1) là một phương trình bậc 2 theo R. Theo đề bài, có hai giá trị khác nhau của biến trở R₁ và R₂ ứng với cùng một công suất P nghĩa là R₁ và R₂ là hai nghiệm của (1) thoả định lí Viète (Vi-et): $R_{1} R_{2} = r^{2} \Rightarrow r = \sqrt{R_{1} R_{2}} = \sqrt{2.8} = 4 Ω$

Đáp án đúng là B

Câu 8. Suất điện động của nguồn điện một chiều là E = 4V. Công của lực lạ làm dịch chuyển một lượng điện tích q = 5mC giữa hai cực bên trong nguồn điện là

A. $1, 5 mJ$ .

B. $0, 8 mJ$ .

C. $20 mJ$ .

D. $5 mJ$ .

Hướng dẫn giải

Công cần tìm $A = q E = {5.10}^{- 3} .4 = 0, 02 J = 20 m J$

Đáp án đúng là C

Câu 9. Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720J để duy trì dòng điện trong mạch trong thời gian 1 phút. Cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó là

A. $I = 1, 2 A$ .

B. $I = 5, 0 A$ .

C. $I = 0, 2 A$ .

D. $I = 2, 4 A$ .

Hướng dẫn giải

Cường độ dòng điện $I = \frac{A}{E t} = \frac{720}{12.60} = 1 A$

Đáp án đúng là C

Câu 10. Suất điện động của nguồn điện là đại lượng được đo bằng

A. công của lực lạ tác dụng lên điện tích q dương.

B. thương số giữa công và lực lạ tác dụng lên điện tích q dương.

C. thương số giữa lực lạ tác dụng lên điện tích q dương và độ lớn điện tích ấy.

D. thương số giữa công của lực lạ dịch chuyển điện tích dương q từ cực âm đến cực dương trong nguồn và độ lớn của điện tích đó.

Hướng dẫn giải

Suất điện động của nguồn điện là đại lượng được đo bằng thương số giữa công của lực lạ dịch chuyển điện tích dương q từ cực âm đến cực dương trong nguồn và độ lớn của điện tích đó

Đáp án đúng là D

Câu 11: Mắc nối tiếp điện trở R₁ và R₂ thành bộ rồi đặt hai đầu bộ điện trở này vào một hiệu điện thế U thì độ giảm thế trên R₁ lớn gấp 2 lần độ giảm thế trên R₂. Sau đó, mắc song song hai điện trở này thành bộ rồi đặt hai đầu bộ vào hiệu điện thế U thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở

A. R₁ lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₂.

B. R₂ lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁.

C. R₁ lớn gấp 4 lần cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₂.

D. R₂ lớn gấp 4 lần cường độ đòng điện chạy qua điện trở R₁.

Hướng dẫn giải

Khi mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua hai điện trở có giá trị như nhau, từ giả thiết $U_{1} = 2 U_{2}$ , ta rút ra $R_{1} = 2 R_{2}$ .

Khi mắc song song R₁ và R₂ thì hiệu điện thế hai đầu các điện trở như nhau, theo định luật $Ohm$ thì cường độ dòng điện khi đó tỉ lệ nghịch với điện trở nên chọn B.

Đáp án đúng là B

Câu 12: Đặt hiệu điện thế 12 V vào hai đầu đoạn mạch. Năng lượng điện mà đoạn mạch đã tiêu thụ khi có điện lượng 150 C chuyển qua mạch bằng

A. 1800 J.

B. 12,5 J.

C. 170 J.

D. 138 J.

Hướng dẫn giải

$A = q U = 150.12 = 1800 J$

Đáp án đúng là A

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 1: Lực tương tác giữa các điện tích

Lý thuyết Bài 2: Điện trường