SBT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp

SBT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9

thuy an pham Ngày: 17-05-2022 Lớp 9

3.8 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải sách bài tập Vật lí lớp 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 9. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp

Bài 4.1 trang 9 SBT Vật lí 9: Hai điện trở R₁, R₂ và ampe kế được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A, B.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện trên.

b. Cho R₁ = 5Ω, R₂ = 10Ω, ampe kế chỉ 0,2A. Tính hiệu điện thế của đoạn mạch AB theo hai cách.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm.

+ Sử dụng lý thuyết: Điện trở tương đương của mạch bằng tổng các điện trở thành phần.

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

a. Sơ đồ mạch điện được vẽ như hình dưới:

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 1)

b. Tính hiệu điện thế theo hai cách:

$R_{1} = 5 Ω$

$R_{2} = 10 Ω$

$I = 0, 2 A$

$U_{A B} = ? V$

Cách 1:

Vì $R_{1}$ nối tiếp $R_{2}$ nên $I_{1} = I_{2} = I = 0, 2 A$ ; $U_{A B} = U_{1} + U_{2}$

$U_{1} = I_{1} R_{1} = 0, 2.5 = 1 V;$

$U_{2} = I_{2} R_{2} = 0, 2.10 = 2 V;$

Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là:

$U_{A B} = U_{1} + U_{2} = 1 + 2 = 3 V$

Cách 2:

Vì $R_{1}$ nối tiếp $R_{2}$ nên điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:

$R_{t d} = R_{1} + R_{2} = 5 + 10 = 15 Ω$

Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là:

$U_{A B} = I R_{t d} = 0, 2 \times 15 = 3 V$

Bài 4.2 trang 9 SBT Vật lí 9: Một điện trở được mắc vào hiệu điện thế .

a. Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó.

b. Muốn kiểm tra kết quả tính ở trên, ta có thể dùng ampe kế để đo. Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị cường độ dòng điện đã tính được phải có điều kiện gì đối với ampe kế ? Vì sao ?

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

+ Sử dụng lý thuyết: trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm.

Lời giải:

Áp dụng biểu thức định luật ôm ta có:

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở là: $I = \frac{U}{R} = \frac{12}{10} = 1, 2 A$

Điều kiện đối với ampe kế:

Ampe kế phải có điện trở rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch.

Vì: khi đó điện trở của ampe kế không ảnh hưởng đến điện trở của đoạn mạch. Dòng điện chạy qua ampe kế chính là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đang xét.

Bài 4.3 trang 9 SBT Vật lí 9: Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.1, trong đó điện trờ $R_{1} = 10 Ω$ , $R_{2} = 20 Ω$ , hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB bằng $12 V$ .

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 2)

a. Số chỉ của vôn kế và ampe kế là bao nhiêu?

b. Chỉ với hai điện trở trên đây, nêu hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp ba lần (có thế thay đổi U_AB).

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

+ Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp, điện trở tương đương của toàn mạch bằng tổng các điện trở thành phần. null

+ Sử dụng lý thuyết: Cường độ có giá trị như nhau trong mọi điểm đối với đoạn mạch nối tiếp. $I = I_{1} = I_{2}$

Lời giải:

Vôn kế đo giá trị hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $R_{1}$

Ta có: Điện trở tương đương của toàn mạch là

$R_{t đ} = R_{1} + R_{2} = 10 + 20 = 30 Ω$ .

Cường độ dòng điện trong mạch là:

$I = \frac{U_{A B}}{R_{t d}} = \frac{12}{30} = 0, 4 A$

số chỉ của vôn kế là:

$U = I R_{1} = 0, 4.10 = 4 V$

Vậy số chỉ của vôn kế là $4 V$ , ampe kế là $0, 4 A$

Cách 1:

Giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp nhưng tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần

Cách 2:

Giảm điện trở tương đương của toàn mạch đi 3 lần bằng cách chỉ mắc điện trở R₁ =10Ω ở trong mạch, giữ hiệu điện thế như ban đầu.

Bài 4.4 trang 9 SBT Vật lí 9: Cho mạch điện có sơ đổ như hình 4.2,trong đó điện trở R₁ = 5Ω, R₂ = 15Ω, vôn kế chỉ 3V
BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 3)

a. Số chỉ của ampe kế là bao nhiêu?

b. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

+ Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần.

Lời giải:

Ampe kế xác định cường độ dòng điện trong mạch.

Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Ta có:

Số chỉ của ampe kế là: $I = \frac{U_{2}}{R_{2}} = \frac{3}{15} = 0, 2 A$

Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là:

$U_{A B} = I R_{t đ} = I (R_{1} + R_{2}) = 0, 2.20 = 4 V$

Bài 4.5 trang 10 SBT Vật lí 9: Ba điện trở có các giá trị là 10Ω, 20Ω, 30Ω. Có thể mắc các điện trở này như thế nào vào mạch có hiệu điện thế 12V để dòng điện trong mạch có cường độ 0,4A ?

Vẽ sơ đồ các cách mắc đó.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương: $R = \frac{U}{I}$

Lời giải:

Với $U = 12 V, I = 0, 4 A$

Ta có:

Điện trở của đoạn mạch là: $R_{t đ} = \frac{U}{I} = \frac{12}{0, 4} = 30 Ω$ .

Vậy có hai cách mắc các điện trở đó vào mạch:

+ Cách thứ nhất là chỉ mắc điện trở $R = 30 Ω$ trong đoạn mạch.

+ Cách thứ hai là mắc hai điện trỏ' $R = 10 Ω$ và $R = 20 Ω$ nối tiếp nhau trong đoạn mạch.

Được vẽ như sơ đồ sau:

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 4)

Bài 4.6 trang 10 SBT Vật lí 9: Cho hai điện trở, $R_{1} = 20 Ω$ chịu được dòng điện có cường độ tối đa $2 A$ và $R_{2} = 40 Ω$ chịu được dòng điện có cường độ tối đa $1, 5 A$ . Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch gồm $R_{1}$ nối tiếp với $R_{2}$ là:

$A . 210 V$ $B . 120 V$ $C . 90 V$ $D . 100 V$

Phương pháp giải:

+ Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp, cường độ dòng điện tại mọi điểm là như nhau.

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$ .

Lời giải:

Khi $R_{1}, R_{2}$ mắc nối tiếp thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ. Do đó đoạn mạch này chỉ chịu được cường độ dòng diện tối đa là $1, 5 A$ .

Vậy hiệu điện thế tối đa là: $U = I . R_{t đ} = 1, 5. (20 + 40) = 90 V .$

Chọn đáp án: C

Bài 4.7 trang 10 SBT Vật lí 9: Ba điện trở $R_{1} = 5 Ω$ , $R_{2} = 10 Ω$ , $R_{3} = 15 Ω$ được mắc nối tiếp nhau vào hiệu điện thế $12 V$

a.Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

b.Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng lý thuyết: Điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần.

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

a. Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

$R_{t đ} = R_{1} + R_{2} + R_{3} = 5 + 10 + 15 = 30 Ω$

b. Ta có:

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là:

$I = \frac{U}{R} = \frac{12}{30} = 0, 4 A$

(Vì ba điện trở ghép nối tiếp nên cường độ dòng điện qua mỗi điện trở bằng nhau)

Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở là:

$U_{1} = I R_{1} = 0, 4.5 = 2 V$

$U_{2} = I R_{2} = 0, 4.10 = 4 V$

$U_{3} = I R_{3} = 0, 4.15 = 6 V$

Bài 4.8 trang 10 SBT Vật lí 9: Đặt hiệu điện thế $U = 12 V$ vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở $R_{1} = 40 Ω$ và $R_{2} = 80 Ω$ mắc nối tiếp. Hỏi cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này là bao nhiêu?

$A .0, 1 A$ $B . 0, 15 A$

$C . 0, 45 A$ $D . 0, 3 A$

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức :

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Điện trở tương đương của mạch là: $R_{t đ} = R_{1} + R_{2} = 40 + 80 = 120$

Cường độ dòng điện qua mạch là: $I = \frac{U}{R} = \frac{12}{120} = 0, 1 A$

Chọn đáp án: A

Bài 4.9 trang 10 SBT Vật lí 9: Một đoạn mạch gồm hai điện trở $R_{1}$ và $R_{2} = 1, 5 R_{1}$ mắc nối tiếp với nhau. Cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này thì thấy hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $R_{1}$ là $3 V$ . Hỏi hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là bao nhiêu ?

$A . 1.5 V .$ $B . 3 V .$

$c . 4.5 V .$ $D . 7.5 V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính hiệu điện thế toàn mạch : $U = U_{1} + U_{2}$

Lời giải:

Ta có:

$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{I R_{1}}{I R_{2}} = \frac{R_{1}}{1, 5 R_{1}} \Rightarrow U_{2} = 1, 5 U_{1} = 1, 5.3 = 4, 5 V$

Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là:

$U = U_{1} + U_{2} = 3 + 4, 5 = 7, 5 V$

Chọn đáp án: D

Bài 4.10 trang 10 SBT Vật lí 9: Phát biểu nào dưới đây không đúng đối với đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp ?

A.Cường độ dòng điện là như nhau tại mọi vị trí của đoạn mạch.

B. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trờ mắc trong đoạn mạch.

C. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch.

D. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện trở đó.

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch.

Lời giải:

Ta có: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch.

=> Phương án C - sai

Chọn đáp án: C

Bài 4.11 trang 11 SBT Vật lí 9: Đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp là đoạn mạch không có đặc điểm nào dưới đây ?

A. Đoạn mạch có những điểm nối chung của nhiều điện trở.

B. Đoạn mạch có những điểm nối chung chỉ của hai điện trở.

C. Dòng điện chạy qua các điện trở của đoạn mạch có cùng cường độ.

D. Đoạn mạch gồm những điện trở mắc liên tiếp với nhau và không có mạch rẽ.

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết: Đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp là đoạn mạch có những điểm nối chung của hai hay nhiều điện trở.

Lời giải:

Vì đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp là đoạn mạch có những điểm nối chung chỉ của hai điện trở, nếu có điểm nối chúng của nhiều điện trở thì sẽ có nhiều nhánh rẽ, không phù hợp với đoạn mạch nối tiếp => Đáp án A sai .

Chọn đáp án: A

Bài 4.12 trang 11 SBT Vật lí 9: Đặt một hiệu điện thế U_AB vào hai đầu đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ và R₂ mắc nối tiếp. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tương ứng là U₁, U₂. Hệ thức nào dưới đây là không đúng ?

A. $R_{A B} = R_{1} + R_{2}$

B. $I_{A B} = I_{1} = I_{2}$

C. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

D. $U_{A B} = U_{1} + U_{2}$

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức: $U = I . R$

Lời giải:

A, B, D - đúng

C - sai vì: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{I R_{1}}{I R_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$

Chọn đáp án : C

Bài 4.13 trang 11 SBT Vật lí 9: Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu một đoạn mạch có sơ đồ như trên hình 4.3 trong đó các điện trở R₁= 3Ω, R₂ = 6Ω. Hỏi số chỉ của ampe kế khi công tắc K đóng lớn hơn hay nhỏ hơn bao nhiêu lần so với khi công tác K mở ?

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 8)

A.Nhỏ hơn 2 lần.

B. Lớn hơn 2 lần.

C. Nhỏ hơn 3 lần.

D. Lớn hơn 3 lần.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Khi K mở: mạch gồm $R_{1}$ nối tiếp $R_{2}$ .

Khi K đóng: mạch gồm $R_{1}$ .

Cường độ dòng điện khi K mở là:

$I_{m} = \frac{U}{R_{t đ}} = \frac{U}{R_{1} + R_{2}} = \frac{U}{3 + 6} = \frac{U}{9}$

Cường độ dòng điện khi K đóng:

$I_{đ} = \frac{U}{R_{t đ}} = \frac{U}{R_{1}} = \frac{U}{3}$

Ta có:

$\frac{I_{đ}}{I_{m}} = \frac{\frac{U}{3}}{\frac{U}{9}} = 3$

Vậy $I_{đ} = 3 I_{m}$

Chọn đáp án : D

Bài 4.14 trang 11 SBT Vật lí 9: Đặt một hiệu điện thế $U = 6 V$ vào hai đầu đoạn mạch gồm ba điện trở $R_{1} = 3 Ω$ ; $R_{2} = 5 Ω$ và $R_{3} = 7 Ω$ mắc nối tiếp.

a.Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở của đoạn mạch trên đây.

b.Trong số ba điện trở đã cho, hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở nào là lớn nhất ? Vì sao ? Tính trị số của hiệu điện thế lớn nhất này.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức: $R_{t đ} = R_{1} + R_{2} + R_{3}$

+ Sử dụng biểu thức định luật ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

$R_{t đ} = R_{1} + R_{2} + R_{3} = 3 + 5 + 7 = 15 Ω$

Do ba điện trở mắc nối tiếp nên cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở là như nhau:

$I = I_{1} = I_{2} = I_{3} = \frac{U}{R_{t d}} = \frac{6}{15} = 0, 4 A$

b. Hiệu điện thế lớn nhất là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $R_{3}$ với hiệu điện thế $U_{3}$ vì $I$ không đổi nếu $R$ lớn hơn thì $U$ lớn hơn.

Giá trị hiệu điện thế lớn nhất này: $U_{3} = I_{3} . R_{3} = 0, 4.7 = 2, 8 V$

Bài 4.15 trang 12 SBT Vật lí 9: Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch có sơ đồ như trên hình 4.4, trong đó điện trở R₁ = 4Ω, R₂ = 5Ω.

a. Cho biết số chỉ của ampe kế khi công tắc K mở và khi K đóng hơn kém nhau 3 lần. Tính điện trở R₃.

b. Cho biết U = 5,4V. Số chỉ của ampe kế khi công tắc K mở là bao nhiêu ?

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 9)

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Khi K mở: mạch gồm $R_{1}; R_{2}; R_{3}$ nối tiếp với nhau.

Khi K đóng: mạch gồm $R_{1}$ nối tiếp $R_{2}$ .

Ta có: $I_{đ} = 3 I_{m} \Leftrightarrow \frac{U_{đ}}{R_{t d đ}} = 3 \frac{U_{m}}{R_{t đ m}} (U_{đ} = U_{m} = U)$

$\Leftrightarrow \frac{1}{R_{1} + R_{2}} = \frac{3}{R_{1} + R_{2} + R_{3}} \Leftrightarrow \frac{1}{4 + 5} = \frac{3}{4 + 5 + R_{3}} \Rightarrow R_{3} = 18 Ω$

Khi K mở: mạch gồm $R_{1}; R_{2}; R_{3}$ nối tiếp với nhau.

$R_{t đ} = R_{1} + R_{2} + R_{3} = 4 + 5 + 18 = 27 Ω$

Số chỉ của Ampe kế là:

$I = \frac{U}{R_{t đ}} = \frac{5, 4}{27} = 0, 2 A$

Bài 4.16 trang 12 SBT Vật lí 9: Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch có sơ đồ như trên hình 4.4, trong đó điện trở R₁ = 4Ω, R₂ = 5Ω.

a. Cho biết số chỉ của ampe kế khi công tắc K mở và khi K đóng hơn kém nhau 3 lần. Tính điện trở R₃.

b. Cho biết U = 5,4V. Số chỉ của ampe kế khi công tắc K mở là bao nhiêu ?

BT Vật lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp | Giải SBT Vật lí lớp 9 (ảnh 11)

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Khi K mở: mạch gồm $R_{1}; R_{2}; R_{3}$ nối tiếp với nhau.

Khi K đóng: mạch gồm $R_{1}$ nối tiếp $R_{2}$ .

Ta có: $I_{đ} = 3 I_{m} \Leftrightarrow \frac{U_{đ}}{R_{t d đ}} = 3 \frac{U_{m}}{R_{t đ m}} (U_{đ} = U_{m} = U)$

$\Leftrightarrow \frac{1}{R_{1} + R_{2}} = \frac{3}{R_{1} + R_{2} + R_{3}} \Leftrightarrow \frac{1}{4 + 5} = \frac{3}{4 + 5 + R_{3}} \Rightarrow R_{3} = 18 Ω$