Giải Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Vân Anh Ngày: 12-05-2022 Lớp 9

3 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn lớp 9.

Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Trả lời câu hỏi giữa bài

Trả lời bài 1 trang 32 SGK Vật lí 9: Một dây dẫn bằng nicrom dài 30m, tiết diện 0,3mm2 được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.

GỢI Ý CÁCH GIẢI:

- Tính điện trở của dây dẫn: $R = 110 Ω$

- Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

Phương pháp giải:

- Điện trở của dây dẫn: $R = \frac{ρ l}{S}$

- Hệ thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

Lời giải:

Ta có:

+ Chiều dài của dây: $l = 30 m$

+ Tiết diện dây:

$S = 0, 3 m m^{2} = 0, {3.10}^{- 6} m^{2}$

+ Điện trở suất của nicrom:

$ρ = 1, {10.10}^{- 6} Ω m$

+ Hiệu điện thế: $U = 220 V$

Điện trở của dây dẫn:

$R = \frac{ρ l}{S} = \frac{{1, 1.10}^{- 6} .30}{{0, 3.10}^{- 6}} = 110 Ω$

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là: $I = \frac{U}{R} = \frac{220}{110} = 2 A$ .

Trả lời bài 2 trang 32 SGK Vật lí 9: Một bóng đèn khi sáng hơn bình thường có điện trở

R_{1} = 7, 5 Ω

và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó là

I = 0, 6 A

. Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế

U = 12 V

như sơ đồ hình 11.1.
Giải Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn (ảnh 1)

a) Phải điều chỉnh biến trở có trị số điện trở R2 là bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này có điện trở lớn nhất là Rb = 30Ω với cuộn dây dẫn được làm bằng hợp kim nikelin có tiết diện S = 1mm2. Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này.

GỢI Ý CÁCH GIẢI

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp: R = R1 + R2 . Từ đó suy ra R2 .

b) Từ công thức tính điện trở suy ra công thức tính chiều dài của dây dẫn và thay số.

Phương pháp giải:

- Hệ thức định luật Ôm: I = U/R

- Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp: Rtđ = R1 + R2

- Điện trở của dây dẫn: $R = \frac{ρ l}{S}$

Lời giải:

Tóm tắt:

$R_{1} = 7, 5 Ω$

$I = 0, 6 A$

$R_{1}$ mắc nối tiếp với biến trở vào $U = 12 V$

a) $R_{2} = ?$ để đèn sáng bình thường.

b) $R_{b max} = 30 Ω; S = 1 m m^{2}$ . Chiều dài dây dẫn $l = ?$

Lời giải:

+ Cách 1:

Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải đúng là $0, 6 A$ .

Khi ấy điện trở tương đương của mạch là: $R_{t d} = \frac{U}{I} = \frac{12}{0, 6} = 20 Ω$

Theo sơ đồ hình 11.1 ta có biến trở mắc nối tiếp với đèn, ta có: $R_{t d} = R_{1} + R_{2}$

$\Rightarrow R_{2} = R_{t d} - R_{1} = 20 - 7, 5 = 12, 5 Ω$

+ Cách 2:

Vì đèn và biến trở ghép nối tiếp nên để đèn sáng bình thường thì $I_{b} = I_{D} = I_{D_{d m}} = 0, 6 A$ và $U_{D} = U_{D_{d m}} = I_{D_{d m}} . R_{1} = 0, 6.7, 5 = 4, 5 V$

Mặt khác, ta có: $U_{D} + U_{b} = U = 12 V$

$\Rightarrow U_{b} = U - U_{D} = 12 - 4, 5 = 7, 5 V$

Ta suy ra, giá trị của biến trở khi này là: $R_{2} = \frac{U_{b}}{I_{b}} = \frac{7, 5}{0, 6} = 12, 5 Ω$

b) Từ công thức:

$R = ρ \frac{l}{S} \Rightarrow l = \frac{S R}{ρ} = \frac{{1.10}^{- 6} .30}{{0, 40.10}^{- 6}} = 75 m$

Trả lời bài 3 trang 33 SGK Vật lí 9: Một bóng đèn có điện trở R1 = 600Ω được mắc song song với bóng đèn thứ hai có điện trở R2 = 900Ω vào hiệu điện thế UMN = 220V như sơ đồ hình 11.2. Dây nối từ M tới A và từ N tới B là dây đồng, có chiều dài tổng cộng là l = 200m và có tiết diện S = 0,2mm2 . Bỏ qua điện trở của dây nối từ hai bóng đèn tới A và B.
Giải Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn (ảnh 2)

Giải Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn (ảnh 2)

a) Tính điện trở của đoạn mạch MN.

b) Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn.

GỢI Ý CÁCH GIẢI

a) Tính điện trở của toàn bộ đoạn mạch :

- Tính điện trở tương đương của hai bóng đèn R12 mắc song song.

- Tính điện trở Rd của dây nối.

- Điện trở RMN của đoạn mạch là điện trở tương đương của R12 nối tiếp với Rd. Từ đó suy ra RMN.

b) Tính hiệu điện thế dặt vào hai đầu mỗi đèn.:

- Tính cường độ I của dòng điện mạch chính.

- Từ đó tính hiệu điện thế đặt trên mỗi đèn U1 , U2.

Phương pháp giải:

- Hệ thức định luật Ôm: I = U/R

- Sử dụng công thức của đoạn mạch mắc nối tiếp và song song

- Điện trở của dây dẫn: $R = \frac{ρ l}{S}$

Lời giải:

Tóm tắt

$R_{1} / / R_{2}$

$R_{1} = 600 Ω; R_{2} = 900 Ω$

$U_{M N} = 220 V$

$l = 200 m; S = 0, 2 m m^{2}$

$\begin{array}{l} R_{t m} = ? \\ U_{1} = ?; U_{2} = ? \end{array}$

Lời giải

+ Điện trở của dây nối từ M tới A và từ N tới B là:

$R_{d} = ρ \frac{l}{S} = 1, {7.10}^{- 8} . \frac{200}{{0, 2.10}^{- 6}} = 17 Ω$

+ Điện trở tương đương của hai bóng đèn R1 và R2 mắc song song là:

$R_{12} = \frac{R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}} = \frac{600.900}{600 + 900} = 360 Ω$

+ Điện trở của đoạn mạch MN là $R_{M N} = R_{d} + R_{12} = 17 + 360 = 377 Ω$ .

+ Cách 1:

Cường độ dòng điện mạch chính là: $I = \frac{U}{R_{M N}} = \frac{220}{377} = 0, 584 A$

=> Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là: $U_{1} = U_{2} = I . R_{12} = 0, 584.360 = 210 V$

+ Cách 2:

Vì dây nối từ M tới A và từ N tới B coi như một điện trở tổng cộng bên ngoài $R_{d}$ mắc nối tiếp với cụm hai đèn $(R_{1} / / R_{2})$ nên ta có hệ thức: