Cả 3 đèn đều sáng bình thường.. Vẽ sơ đồ mạch điện rồi tính các giá trị định mức của các bóng đèn biết rằng tổng công suất toàn mạch không vượt quá 13,5W.. Khi UAB tăng lên đến 20V để cá
Trang 1Phòng GD-ĐT Điện Bàn
Trường THCS Nguyễn Du
ĐỀ KHẢO SÁT HSG VẬT LÍ 9 - VÒNG 1/2013
Thời gian 120’
Bài 1: Cho một đoạn mạch điện như hình vẽ, biết R1 = 18Ω và điện trở đoạn mạch
AB là 9Ω Nếu đổi chỗ R1 cho R2 thì điện trở của đoạn
mạch AB bây giờ là 8Ω
a Tính R1 và R2?
b Biết R1, R2 chịu được hiệu điện thế lớn nhất lần
lượt là U1 = 12V, U2 = 6V Tính hiệu điện thế và công suất lớn nhất của đoạn mạch AB
Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ có:
R0 = 0,5 Ω, R1 = 5 Ω, R2 = 30 Ω,
R3 = 15 Ω, R4 = 3 Ω, R5 = 12 Ω, U AB = 48 V
Bỏ qua điện trở của các ampe kế Tìm:
a Điện trở tương đương RAB
b Số chỉ của các ampe kế A1 và A2
Bài 3:Ba bóng đèn có điện trở giống nhau r = 24Ω, trong đó có 2 chiếc cùng loại,
chúng được mắc thành bộ rồi mắc vào 2 điểm AB có hiệu điện thế không đổi UAB = 18V Cả 3 đèn đều sáng bình thường
a Vẽ sơ đồ mạch điện rồi tính các giá trị định mức của các bóng đèn biết rằng tổng công suất toàn mạch không vượt quá 13,5W
b Khi UAB tăng lên đến 20V để các bóng sáng bình thường người ta phải mắc thêm một biến trở có giá trị toàn phần là 8Ω Hỏi con chạy của biến trở phải đặt ở vị trí nào để các đèn vẫn sáng bình thường Trong quá trình điều chỉnh phải dịch chuyển con chạy như thế nào để cho các đèn khỏi bị cháy
A
R 1
R 2 R 3
•
•
•
•
2
M N
+
A1
A B
A2
Trang 2Đáp án Bài 1:
a, Với đoạn mạch điện gồm R1//(R2ntR3) ta có điện trở tương đương lúc này là: + RAB = ( )
3 2 3
2 3
2
3 2 3
2 1
3 2
18
) (
18
R R R
R R
R
R R R
R R
R R
R
+ +
= +
⇒ Ω
= + +
+
= + +
+
⇒R2 +R3 =18⇒R3 =18−R2 (1)
Khi đổi chỗ R1 và R2 ta được:
+ R’
18
) 18 (
3 3 2 2 3
2
3 2
3 2 1
3 1
+ +
+
= + +
+
R R R R R
R
R R
R R R
R R R
(2) + Thay (1) vào (2) ta được phương trình: 2 36 2 288 0
R
Giải phương trình ta có R2 = 12Ω và R2’ = 24Ω đối chiếu với (1) ta loại nghiệm thứ hai.Từ đó suy ra R3 = 18 – 12 = 6Ω
b, Ta có cường độ dòng điện định mức qua các điện trở R1 và R2 là:
R
U
3
2 8
12
1
1 = = ; Iđm2 = A
R
U
2
1 12
6
2
2 = =
Vì R2 nt R3 nên: I2 = I3 = I23 = 0,5 A
Hiệu điện thế qua R3 là: U3 = I3.R3 0,5 6 = 3 V
Hiệu điện thế qua R2 nt R3 là: U23 = U2 + U3 = 6 + 3 = 9 V
+ Vì R23//R1 nên phải mắc vào mạch R1 hiệu điện thế bằng hiệu điện thế ở mạch R23 hay U1’ = 9V
+ Cưòng độ dòng điện qua mạch R1 lúc này là: I1’ = A
R
U
2
1 18
9
1
'
1 = =
+Cưòng độ dòng điện qua mạch AB lúc này là: IAB = I1’ + I23 = 1A
2
1 2
Công suất lớn nhất mà bộ điện trở mắc như hình vẽ chịu được là:
PAB = UAB IAB = 9 1 = 9 W
Bài 2:
a.Do bỏ qua điện trở của các ampe kế và nên ta được một mạch điện mới (h.b):
Ta có:
2 3
23
2 3
123 1 23
45 123
12345
45 123
0 12345
10
30 15
5 10 15( )
7,5
0,5 7,5 8( )
AB
R R
R
R R
R
Trang 3b Cường độ dòng điện mạch chính (h.a): 1
48 6( ) 8
A
AB
U
R
Dòng I rẽ thành hai dòng: I A1 3 đi qua R3 và I A2
- Từ sơ đồ h.b ta thấy R45 = R123 = 15
Nên dòng qua mỗi nhánh, tức dòng qua R1 : 1
6 3( ) 2
A
I = = A
2
3 1
2 3
30
30 15
R
R R
+ +
Số chỉ ampe kế A2: I A2 = I - I A1 3 = 6 - 2 = 4 (A)
Bài 3:
a Vì đề bài cho 3 đèn có điện trở giống nhau nhưng chỉ có 2 đèn giống nhau và cả 3 đèn cùng sáng bình thường nên chúng không thể cùng mắc song song với nhau hoặc cùng mắc nối tiếp được vì khi đó công suất tiêu thụ sẽ như nhau Nên chỉ có cách mắc hỗn hợp Có 2 cách mắc hỗn hợp 3 bóng đèn này mà chúng vẫn sáng bình thường
Cách 1: Đèn 1 nối tiếp với đèn 2 rồi mắc song song với đèn 3
Cách 2: Đèn 1 song song với đèn 2 rồi nối tiếp với đèn 3
Với cách 1 công suất tiêu thụ trên đèn 3 sẽ là P3 = U2/r = 182/24 = 13,5 W Cộng với công suất trên đèn 1 và 2 thì công suất toàn mạch sẽ vượt quá 13,5W không phù hợp với đề bài nên ta chỉ còn lại cách 2
Theo cách 2 Điện trở toàn mạch sẽ là: 3
R = + =r = 36Ω Cường độ dòng điện trong mạch chính: I = U/R = 18/36 = 0,5A
Hiệu điện thế giữa các bóng đèn: U1 = U2 = I.r/2= 0,5.12 = 6V; U3 = 0,5.24 = 12V
Công suất tiêu thụ: P1 = P2 = U1.I/2=6.0,25 = 1,5W; P3= U3.I = 12.0,5 = 6W
Như vậy các thông số trên các đèn là: Đ 1 và Đ 2 : 6V – 1,5W; Đ 3 : 12V – 6W
b.+ Khi U toàn mạch tăng lên 20V để đảm bảo cho các đèn vẫn sáng bình thường thì phải mắc nối tiếp biến trở vì vậy hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở phải có giá trị 2V
Do công suất các đèn không đổi nên cường độ dòng điện trong mạch chính vẫn duy trì 0,5A Giá trị của biến trở lúc đó: Rb = Ub/Ib = 2/0,5 = 4 Ω Mà điện trở toàn phần của biến trở bằng 8Ω nên vị trí của con chạy lúc đó nằm chính giữa
+ Khi điều chỉnh biến trở, để cho các đèn khỏi bị cháy ta phải điều chỉnh từ giá trị lớn đến giá trị bé